具有粒子数反转的无序石墨烯双层中的负太赫兹电导率

无带隙的能带结构使得基于石墨烯和石墨烯双层的、通过光泵浦或注入泵浦产生粒子数反转的结构，成为实现带间太赫兹（THz）激光器的有前景的介质。然而，在太赫兹频段强烈的带内吸收仍对高效太赫兹激光器构成挑战。本文中，我们展示，在泵浦的石墨烯双层结构中，由无序引起的载流子散射所伴随的间接带间辐射跃迁，可以（与直接带间跃迁一起）对太赫兹电导率提供显著的负贡献。在具有点电荷缺陷的高 $\kappa$ 衬底上的石墨烯双层结构中，这些跃迁几乎完全补偿了由带内（Drude）吸收引起的损耗。我们还证明，在具有扩展缺陷（如带电杂质团簇、表面褶皱和纳米孔）的石墨烯双层中，间接带间跃迁对太赫兹电导率的贡献可以数倍于与直接带间跃迁和 Drude 电导率相关的基本极限。这些预测可能影响基于石墨烯的太赫兹激光器实现策略。