迈向太赫兹石墨烯注入式激光器的实现

我们研究了室温及略低温度下，石墨烯 p-i-n 结构中与电子和空穴注入相关的粒子数反转效应。假设电子和空穴的复合与能量弛豫主要与光学声子辅助的带间和带内过程相关。计算了电子-空穴有效温度及光学声子有效温度对施加电压的依赖关系、电流-电压特性以及频率依赖的动态电导率。特别地，我们证明在低和中等电压下，注入可导致器件 i 区中的电子-空穴等离子体显著冷却至低于晶格温度的温度。然而，在更高电压下，电压依赖关系可能呈现 S 形，表现出多义性。研究表明，在特定的施加电压值下，频率依赖的动态电导率在太赫兹频率范围内可为负值。电子-空穴等离子体冷却显著增强了负动态电导率效应，并有助于实现太赫兹激射。另一方面，光学声子系统的加热也可能至关重要，影响室温下负动态电导率和太赫兹激射的实现。