化合物半导体的THz发射光谱

利用反射式太赫兹(THz)辐射产生与探测系统,研究了基于不同半导体的THz发射光谱.通过快速傅里叶变换,由测得的THz时域光谱得到了其相应的频域光谱,从而对不同半导体的THz发射性质进行了比较.结果表明,未掺杂的砷化铟(InAs)较其他半导体材料有更高效的THz发射效率.     

化合物半导体的THz发射光谱

利用反射式太赫兹(THz)辐射产生与探测系统,研究了基于不同半导体的THz发射光谱.通过快速傅里叶变换,由测得的THz时域光谱得到了其相应的频域光谱,从而对不同半导体的THz发射性质进行了比较.结果表明,未掺杂的砷化铟(InAs)较其他半导体材料有更高效的THz发射效率.     

铌酸锂强场太赫兹非线性时域光谱系统

强场太赫兹（THz）时域光谱技术在强场THz科学技术与应用中具有重要作用，材料、物理、化学、生物等领域诸多涉及强场THz与物质强非线性相互作用的研究都离不开强场THz时域光谱技术。然而，受限于高效率、高光束质量、高稳定性、高重复频率强场THz辐射源的性能，强场THz时域非线性光谱技术发展缓慢。针对强场THz非线性光谱技术及其潜在应用中存在的难题与挑战，在商用kHz钛宝石激光器的驱动下，笔者设计并实现了一套基于铌酸锂倾斜波前技术产生强场THz的高度集成化时域光谱系统。在3 mJ激光能量泵浦下，利用该系统在室温下实现了单脉冲能量为6.5μJ、峰值场强约为350 kV/cm的THz强场产生，该系统具备强场THz非线性光谱测试、THz泵浦-THz探测、光泵浦-THz探测、THz发射谱测量等多种超快时间分辨测量功能，是研究强场THz非线性效应的有效实验手段。     

导电聚苯胺在太赫兹波段的光电性能研究

导电聚苯胺是一种掺杂高分子半导体,内部含有大量的自由载流子,同时含有大量被束缚的载流子。本文利用太赫兹时域光谱装置测量了不同电导率的聚苯胺在0.3～2.8 THz的光谱特性,得到了其在太赫兹波段的吸收系数、折射率和介电常数等光电参数。研究了电导率对其吸收系数、折射率和介电常数的影响,对半导体材料中载流子与太赫兹波的相互作用的研究具有重要意义。     

THz射线产生技术及应用最新进展

THz电磁脉冲是由超短激光脉冲选通半导体光导开关后产生的超宽频带电磁辐射,在很多基础研究领域、工业应用领域以及军事领域中有相当重要的应用。作者就THz电磁脉冲的产生技术、探测技术作了较全面的评述。对其若干重要应用研究成果包括THz时域光谱技术(TDS)、THz二维成像技术等也进行了分析。     

强THz场下半导体中动力学量子干涉的控制

半导体中载流子的量子相位相干性、退相干和多体关联效应之间的相互影响 ,以及量子干涉的可控性是当前半导体物理研究的一个关注焦点。作者最近提出半导体超快光学过程中的一种退相干机制 :激子动力学Fano共振。这种动力学量子干涉可以用 THz交流场强控制。利用激子动力学 Fano共振效应 ,在半导体材料吸收光谱与瞬态光谱中可以观测到强 THz场下的激子稳化效应 ,即激子电离率随 THz场强增加而下降的现象。以此可实验验证有争议的原子绝热稳化问题     

窄光束、高功率、频率可调谐的THz量子级联激光器

THz频段的量子级联激光器通过电子在半导体量子阱导带子带间的跃迁发光,是具有连续波操作特性和电泵浦特性的THz源。THz量子级联激光器具有体积小、重量轻、紧凑且易集成等特点,是目前发射能量最高的固态THz源。对近年来双金属波导型THz量子级联激光器在窄光束角、频率可调谐和高功率输出三方面的发展进行综述和介绍。     

砷化镓类半导体材料在太赫兹波段的透射特性研究

首先给 出了利用光电导天线产生的太赫兹波的时域和频域光谱,进而,基于搭建的太赫 兹时域光谱系统, 并采用透射光谱法分别测量了砷化镓类型的三种半导体材料在太赫兹波段的透过率。结果表 明,基于光电导 天线产生的太赫兹波在0~2THz范围内,光谱比较稳定,频率带宽比 较宽;砷化镓半导体材料在0~2.0THz 范围内的透过率的变化相对较小,具有较高的透过率(>60%),并且 明显优于碲化锌以及碲化镉半导体 材料在太赫兹波段的透过率。因此,相比于碲化锌以及碲化镉半导体材料而言,砷化镓半导 体材料更适用于设计宽频带的太赫兹功能器件。     

太赫兹技术对二氯苯胺两种同分异构体的检测

采用太赫兹时域光谱技术测量了3,4-二氯苯胺和2,5-二氯苯胺在0.2～2 THz波段的吸收谱,3,4-二氯苯胺在1.00 THz,1.48 THz,1.88 THz处有3个吸收峰,2,5-二氯苯胺在0.83 THz,1.04 THz,1.17 THz处有3个吸收峰,吸收峰峰位强度也有明显不同。采用密度泛函理论进行理论光谱计算,理论光谱与实测光谱一致性良好。结果表明通过太赫兹时域光谱技术可以实现3,4-二氯苯胺和2,5-二氯苯胺2种同分异构体的指纹检测,为太赫兹波段有明显特征吸收峰的毒性物质检测提供了一种快速、准确的方法。     

盐酸吗啡的太赫兹光谱和理论仿真分析

采用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术测量了盐酸吗啡原料药、4种辅料、中间体、成药在0.2～2 THz波段的光谱.盐酸吗啡原料药特征吸收峰为0.75 THz,1.17 THz,1.76 THz,原料药到成药的THz光谱发生了改变,中间体和成药的吸收谱有非常高的一致性,说明包衣对成药的THz光谱没有显著影响.采用密度泛...     

外加电场和磁场对太赫兹辐射产生的影响

通过对半导体太赫兹发射极在有和没有外加电场和磁场作用下发射光谱的测量。说明了外加电场和磁场对太赫兹电磁辐射的产生具有增强作用。采用反射式发射极在飞秒激光作用下辐射太赫兹脉冲的装置，同时利用电光取样方法探测太赫兹电场，得到了这些发射极的时域发射光谱，并通过快速傅里叶变换(FFT)得到了相应的频域光谱。实验表明，太赫兹时域发射光谱和频谱在外加电场、磁场作用下都有增强，但是所发射的频率成分和带宽都没有改变。借助于经典电磁理论的定性分析，认为太赫兹发射光谱在外加电场、磁场作用下的增强起源于半导体中载流子的加速运动受外加电场和磁场的影响。     

小孔径螺旋型光电导天线的太赫兹辐射特性研究

研究了小孔径螺旋型光电导天线的太赫兹辐射特性.利用太赫兹时域光谱技术测量了螺旋型光导天线辐射的太赫兹波谱,得到了其时域发射光谱.通过快速傅里叶变换得到相应的频域光谱,同时对两种不同孔径螺旋天线的太赫兹辐射特性进行了比较.实验结果表明,太赫兹信号强度会随偏置电压的增大而增强;在偏置电压和泵浦光功率相同的情况下,较小孔径的...     

低温生长砷化镓光电导天线产生太赫兹波的辐射特性

研究了低温生长砷化镓光电导天线(LT-GaAs PCA)产生太赫兹(THz)波的辐射特性。利用太赫兹时域光谱(TDS)技术测量了光电导发射极在飞秒激光作用下辐射的太赫兹脉冲,得到了时域发射光谱,并通过快速傅里叶变换(FFT)得到相应的频域光谱。结果表明,低温砷化镓光电导天线产生的太赫兹波信号比飞秒激光激发半导体表面产生的太赫兹波信号具有更高的强度和信噪比;太赫兹波信号与光电导天线的偏置电压成线性关系;随着抽运激光功率的增强,太赫兹波信号增大并出现饱和。     

Effect of Oxygen Adsorbates on Terahertz Emission Properties of Various Semiconductor Surfaces Covered with Graphene

We have studied coherent terahertz (THz) emission from graphene-coated surfaces of three different semiconductors—InP, GaAs, and InAs—to provide insight into the influence of O₂ adsorption on charge states and dynamics at the graphene/semiconductor interface. The amplitude of emitted THz radiation from graphene-coated InP was found to change significantly upon desorption of O₂ molecules by thermal annealing, while THz emission from bare InP was nearly uninfluenced by O₂ desorption. In contrast, the amount of change in the amplitude of emitted THz radiation due to O₂ desorption was essentially the same for graphene-coated GaAs and bare GaAs. However, in InAs, neither graphene coating nor O₂ adsorption/desorption affected the properties of its THz emission. These results can be explained in terms of the effects of adsorbed O₂ molecules on the different THz generation mechanisms in these semiconductors. Furthermore, these observations suggest that THz emission from graphene-coated semiconductors can be used for probing surface chemical reactions (e.g., oxidation) as well as for developing O₂ gas sensor devices.     

小孔径蝴蝶型光电导天线太赫兹辐射源的研究

研究了5种小孔径光电导天线的太赫兹发射特性,并且对它们所发射的太赫兹波进行了对比,为研制高效率的太赫兹波发射源提供了参考依据。利用太赫兹时域光谱技术测量了光电导天线发射的太赫兹（THz）脉冲,得到了时域发射光谱,并通过快速傅里叶变换得到相应的频域光谱。结果表明,太赫兹信号强度随偏置电压的增大而增强;随着泵浦激光功率的增大而增强并出现饱和现象。偏置电压与泵浦激光功率相同时,我们对比5种光电导天线产生的太赫兹信号,从中找到了一种发射效率较高的小孔径光电导天线,并且研究了电极形状、电极间距对光电导天线发射效率的     

Modeling of Terahertz Radiation from InSb and InAs

In this paper the THz radiation dynamics of InSb and InAs, two typical narrow band semiconductors, was investigated using the ensemble Monte Carlo method. Our simulations indicated that the single mechanism of current surge only can result in small difference of THz emission efficiency for InSb and InAs. The great advantage of InAs over InSb in THz emission efficiency that was found in a published work is possibly due to the mechanism of optical rectification. In addition, under low excitation level, we found the emission efficiency of InSb is advantage over that of InAs, but under high excitation level, the result is reversed. On the other hand, through the Fourier transforms of temporal THz waveforms we found that the main frequency of THz pulses from InAs is always higher than that of InSb.     

奶粉中山梨酸钾的太赫兹光谱检测

采用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术测量了奶粉、山梨酸钾及其混合物在0.2?2.0 THz波段的光谱特性,得到了样品在室温氮气环境下的吸收谱和折射率谱。结果表明山梨酸钾在0.98 THz处存在明显的特征吸收峰。采用简单一元线性回归模型(SLR)对奶粉中山梨酸钾的含量进行了定量分析,结果表明吸收系数随着混合物中山梨酸钾含量的增大而增大。该研究对于食品质量安全检测具有重要意义。     

Temperature Dependent Terahertz Spectroscopy of Allopurinol

We report terahertz (THz) characterization of allopurinol over a broad frequency range of 0.2 THz to 20 THz at different temperatures. The combined use of THz time domain spectroscopy and Fourier transform infrared spectroscopy provides complete coverage of the whole terahertz range. The results show that allopurinol has many prominent absorption signatures within terahertz range, which are determined by the structure and properties of the sample. The absorption spectra from room temperature to below liquid nitrogen temperatures are obtained. The observed blue shifts of the absorption fingerprints at low temperatures are analyzed by Bose-Einstein distribution.     

偏置电压驱动下AlGaN/GaN二维电子气的宽谱太赫兹波发射

本文介绍了低温（6 K）下偏置电压加速AlGaN/GaN二维电子气产生的宽谱太赫兹波发射。根据“浅水波”等离子体波失稳理论和史密斯-珀塞尔理论,分别设计了两种器件结构。实验结果表明所观测到的太赫兹辐射与电子浓度无明显依赖关系,得到的而是自于晶格和热电子的黑体辐射。通过考虑湿度和衬底法布里-珀罗谐振腔作用,计算得到的热电子发射光谱与实验光谱良好吻合。研究结果表明通过电流驱动二维电子气产生太赫兹辐射的器件将不可避免地产生强烈的电子气加热和晶格加热问题,很难实现理论预言的等离子体波失稳与高效太赫兹发射。因此,需要设计更加精巧的器件结构才能实现高效的等离子体波激发和太赫兹发射。     

基于多模速率方程电路建模的太赫兹量子级联激光器稳态性能及输出光谱特性分析

通过改进的三能级多模态速率方程,运用电路建模 方法,建立了太赫兹(THz)量子级联激光器(QCL)的一种等效电路模型。由于基于多模 态效应进行建模,所建模型能够有效表 征多模态效应对THz QCL光电性能的影响。模型中,涉及的非辐射散射时间、自激发射弛豫 时间以及电子逃 逸时间均根据器件有源层结构参数通过自洽数值求解获得。采用所建模型,可运用通用电路 仿真工具实现对 THz QCL光电特性的模拟分析,克服了数值分析方法计算复杂、模拟时间长的缺点。运用电 路仿 真工具PSPICE对2.47THz QCL的稳态特性和输出光谱特性进行了模拟 分析,并讨论了温度变化对器 件阈值电流、输出光功率以及输出频谱的影响,分析结果与已报道的理论和实验结果一致 ,验证了本文方法的适用性和准确性。