将多层黑磷集成到光电导天线中用于太赫兹发射
应用物理
2020-07-28 v1 材料科学
摘要
我们报告了使用 40 nm 黑磷（BP）薄膜薄片作为光电导体，并使用六方氮化硼（hBN）作为覆盖层以防止 BP 氧化的光电导天线的制造、表征和建模。偶极子天线制造在氧化的高电阻率硅衬底上，BP 和 hBN 薄片在氮气手套箱内被拾取并转移到天线上。使用传输矩阵技术优化了 BP 和 hBN 的厚度以实现最大吸收。BP 薄片以其扶手椅轴沿天线的阳极-阴极间隙排列，晶体取向通过反射各向异性测量。在 780 nm 和 1560 nm 的 100 fs 脉冲照射下的光电流成像显示，偏置依赖的最大光电流局域在天线间隙处，在 780（1560）nm 激发下，偏置线性区的峰值光电导率为 1（2）S/cm。光电流在偏置（泵浦通量）下的饱和发生在约 1 V（0.25 mJ/cm）。通过求解麦克斯韦方程组和漂移-扩散方程对器件性能进行了数值建模，以获得脉冲激光激发下的光电流密度，这在很大程度上与实验观察结果定性一致。根据表面电流密度计算出的太赫兹输出表明，BP 太赫兹光电导天线的性能至少可以与基于低温生长 GaAs 的更传统器件相媲美。这些器件代表了向使用 BP 的高性能太赫兹光电导天线迈出的一步。
引用
@article{arxiv.2007.12775,
title = {Integration of multi-layer black phosphorus into photoconductive antennas for THz emission},
author = {M. H. Doha and J. I. Santos Batista and A. F. Rawwagah and J. P. Thompson and A. Fereidouni and K. Watanabe and T. Taniguchi and M. El-Shenawee and H. O. H. Churchill},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.12775},
year = {2020}
}