Helicity sensitive terahertz radiation detection by dual-grating-gate high electron mobility transistors
报道了在双栅InAlAs/InGaAs/InAlAs/InP高电子迁移率晶体管（HEMT）中观测到太赫兹（THz）辐射激发的螺旋度敏感光电流。对于圆极化，在源极和漏极接触之间测量的电流随着辐射螺旋度的反转而改变其符号。对于椭圆极化辐射，总电流由具有不同权重的Stokes参数的叠加来描述。此外，通过施加到各个光栅的栅极电压的变化，光电流可以由定义辐射螺旋度的斯托克斯参数或用于线偏振的斯托克斯参数来定义。我们表明，人工非中心对称的微周期结构与太赫兹辐射激发的二维电子系统表现出直流光电流引起的空间周期性的平面内电位和空间调制光的联合作用。这一结果为DGG HEMT应用于辐射极化状态的全电探测提供了理论依据。
2015-07-06 cond-mat.mes-hall
Terahertz photoresistivity of a high-mobility 3D topological insulator based on a strained HgTe film
我们报告的太赫兹（THz）的光电阻率在应变碲化汞三维拓扑绝缘体（3D TI）的所有费米能级位置的详细研究：内的导带和价带，并在体间隙。在存在磁场的情况下，我们检测到对应于回旋共振（CR）的顶面狄拉克费米子（DF）的共振和检查的非平凡的依赖关系的表面态回旋质量的费米能级位置。我们还检测到额外的共振功能在中等电子密度，并证明它们是由表面DF和体电子的混合。在高电子密度下，我们观察到太赫兹辐射引起的1/B周期性低场磁振荡耦合到谐波的CR，并证明它们有一个共同的起源与微波诱导的电阻振荡（MIRO）以前观察到的高迁移率GaAs基异质结构。这一观察结果证明了应变碲化汞薄膜中螺旋表面态形成的二维电子系统的优越性。
2020-11-20 cond-mat.mes-hall
Superradiant Decay of Cyclotron Resonance of Two-Dimensional Electron Gases
我们报告的集体辐射衰减，或超辐射，回旋共振（CR）在GaAs量子阱中的高迁移率的二维电子气体使用时域太赫兹磁谱的观察。相干CR振荡的衰减率在很宽的范围内随电子密度线性增加，这是超辐射阻尼的一个标志。我们的完全量子力学理论提供了一个普适的衰减率公式，该公式在没有任何可调参数的情况下再现了我们的实验数据。这些结果坚定地建立在这个系统中的CR退相干的多体性质，尽管事实上，CR频率是免疫的电子-电子相互作用，由于科恩定理。
2014-05-06 cond-mat.mes-hall
Toward Ultimate Control of Terahertz Wave Absorption in Graphene
人们普遍认为，低迁移率石墨烯中弱的光与物质相互作用极大地限制了基于石墨烯的光电子器件（例如可调谐吸收器或开关）的可调谐性。在本文中，我们开发并使用一个简单的电路模型来理解石墨烯片的吸收。特别是，我们表明，光也弱相互作用非常高的流动性石墨烯片，并提出系统的设计手段来克服这些问题。这些结果使我们能够证明在太赫兹波段，具有优异的电可调谐性的完美吸收可以在很宽的迁移率值范围内实现，该迁移率值几乎覆盖了以往报道的室温迁移率的整个范围。值得注意的是，专注于最实用的低迁移率石墨烯器件，我们用两种情况来验证我们的理论：具有接近100%调制效率的频率可调和可切换吸收体。我们的工作为高度可调吸收体的设计提供了系统和指导性的见解，而不限制石墨烯的迁移率。原则上，设计策略和开发的分析模型可以推广到从微波到中红外范围的其他波长区域，以及其他二维材料，如过渡金属二硫属化物（TMD）和黑磷。
2018-12-09 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Optical Modulation Effects on Nonlinear Electron Transport in Graphene in Terahertz Frequency Range
我们描述了非常快的电子动力学的石墨烯纳米粒子驱动的控制电磁场在太赫兹制度。当进入非线性输运状态时，作为偏压函数的迁移率具有较大的阈值。该值取决于温度、电子密度、杂质散射强度、纳米尺度宽度和线边粗糙度的相关长度。已经观察到超过该阈值的增强的电子迁移率，这与具有较大群速度的高能态的初始加热电子有关。然而，这种迁移率的增强很快达到最大值，这取决于石墨烯中的费米速度和急剧增加的声子散射。在线性和非线性输运区，迁移率具有超线性和亚线性的温度依赖性，这分别归因于电子通过弹性散射从右费米边扫向左费米边和通过场致电子加热从低能态向高能态移动的结果.阈值场被推高的相关长度在高场制度的减少，并进一步伴随着在迁移率增强的幅度减小。这意味着一个异常的高场增加的线边缘粗糙度散射降低相关长度，由于高能量状态的占领由场致电子加热。此外，已经提出了在其栅极上的光学调制下的石墨烯晶体管的自洽器件建模，其采用高达三阶的玻尔兹曼矩方程来描述快速载流子动力学，并且采用耦合到玻尔兹曼方程的全波电磁学来描述总场的时空依赖性。
2011-05-11 cond-mat.mes-hall
Matching Terahertz and Hall Mobilities as a Hallmark of Intrinsic Charge Transport in Metal-Halide Perovskites
Imperial College London（帝国理工学院）；Rutgers, the State University of New Jersey（新泽西州立罗格斯大学）
通过外延CsPbBr3单晶中OPTP与霍尔迁移率的一致性，证明软晶格钙钛矿中本征电荷传输可在毫米尺度实现，并建立本征迁移率基准方法。
2026-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Probing Carrier Dynamics in sp$^{3}$-Functionalized Single-Walled Carbon Nanotubes with Time-Resolved Terahertz Spectroscopy
通过在半导体单壁碳纳米管中引入共价键sp $^{3}$缺陷，可以使半导体单壁碳纳米管中的激子局域化，并产生红移的近红外发光。这些功能化的单壁碳纳米管的单光子发射特性使它们成为电驱动量子光源的有趣候选者。然而，sp $^{3}$缺陷对碳纳米管中载流子动力学和电荷输运的影响仍然是一个悬而未决的问题。在这里，我们使用超快，时间分辨的光泵太赫兹探测光谱作为一个直接和定量的技术，调查的微观和温度依赖性的电荷传输特性的原始和功能化（6，5）单壁碳纳米管的分散体和薄膜。我们发现sp $^{3}$官能化增加了载流子散射，从而降低了纳米管内载流子迁移率。结合单壁碳纳米管网络场效应晶体管的电测量，这些数据使我们能够区分内纳米管能带传输，sp $^{3}$缺陷散射和纳米管间载流子跳跃的纳米管网络的整体电荷传输特性的贡献。
2022-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High Intrinsic Mobility and Ultrafast Carrier Dynamics in Multilayer Metal Dichalcogenide MoS2
在金属二硫属化物中载流子迁移率的最终限制，以及与载流子弛豫相关的动力学，尚不清楚。我们提出了测量的多层dichalcogenide二硫化钼的频率依赖性的电导率的光泵太赫兹探测光谱。我们发现这种材料在低温下的迁移率接近4200 cm 2/Vs。散射的温度依赖性表明，迁移率，一个数量级大于以前报道的二硫化钼，是固有的限制在太赫兹频率的声学声子散射。我们的测量载流子弛豫揭示皮秒冷却时间，然后再复合持续数十纳秒，并占主导地位的俄歇散射到缺陷。我们的研究结果提供了一个有用的背景下，了解和评估的二硫化钼为基础的电子和光电子器件的性能。
2014-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tight-binding terahertz plasmons in chemical vapor deposited graphene
包括石墨烯和亚波长金属光栅的晶体管结构对于等离子体激元增强的太赫兹检测具有很大的希望。尽管有相当多的理论研究，但到目前为止，在这种结构中几乎没有发现太赫兹等离子体激元的实验证据。在这里，我们报告了在石墨烯绝缘体光栅结构中使用傅里叶变换光谱在5-10太赫兹范围内的等离子体激元的实验研究。即使在具有低载流子迁移率$\sim 10^3$ cm $^2$ /（Vs）的化学气相沉积（CVD）石墨烯中，等离子体共振在Drude吸收背景之上也是清晰可见的。我们认为，等离子体激元寿命是弱敏感的散射晶界和宏观缺陷，限制了CVD样品的流动性。在将光栅放置在石墨烯附近时，等离子体激元场变得紧密地束缚在金属条下方，而谐振频率由条宽度而不是光栅周期确定。我们的研究结果打开了大面积商用石墨烯共振太赫兹探测器的前景。
2018-12-10 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Nonlinear Charge Transport in InGaAs Nanowires at Terahertz Frequencies
我们探测GaAs/In0.2Ga0.8As核/壳纳米线在高电场下的电子输运性质，使用宽带太赫兹脉冲和峰值电场高达0.6 MV/cm的光泵/太赫兹探测光谱。光激发的载流子的等离子体共振表现出系统的红移和抑制其光谱权重的太赫兹驱动场超过0.4 MV/cm。这种行为归因于谷间电子散射，导致平均电子有效质量增加，并且在最高场下电子迁移率相应地降低约2倍。我们表明，有效质量的增加是不均匀的沿纳米线，主要发生在他们的中间部分，导致空间不均匀的载流子响应。我们的研究结果量化了GaAs基纳米线的非线性输运机制，并显示了其在太赫兹频率下工作的纳米器件的发展潜力。
2020-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fermi velocity renormalization in graphene probed by terahertz time-domain spectroscopy
我们证明太赫兹时域光谱（THz-TDS）是一种准确，快速和可扩展的方法来探测石墨烯中载流子的相互作用诱导的费米速度重整化νF^*。这允许通过THz-TDS定量提取放置在任意衬底上的大规模石墨烯膜的所有电参数（DC电导率σDC、载流子密度n和载流子迁移率μ）。特别相关的是具有低相对介电常数（< 5）的衬底，例如聚合物膜，其中即使在相对大的载流子密度（> 10^12 cm-2，费米能级> 0.1 eV）下也观察到显著的重整化效应。从应用的角度来看，快速且非破坏性地量化和映射通用衬底上的大规模石墨烯的电（σDC，n，μ）和电子（νF^*）性质的能力是在诸如计量、柔性电子器件以及使用聚合物作为处理层来监测石墨烯转移的应用中利用该材料的关键。
2020-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strong nonlinear terahertz response induced by Dirac surface states in Bi2Se3 Topological Insulator
具有线性能量/动量色散的电子被称为无质量狄拉克电子，代表了石墨烯和拓扑绝缘体（TI）等奇异材料中的低能激发。狄拉克电子的特点是显着的属性，如高迁移率，可调密度，并在TI，防止反向散射通过自旋动量寻找机制。所有这些特性使得石墨烯和TI吸引等离子体应用。然而，狄拉克电子预计也呈现出强烈的非线性光学行为。这应该反映在电磁感应透明（EIT）和谐波产生等现象中。在这里，我们证明了在Bi 2 Se 3拓扑绝缘体中，在施加强太赫兹（THz）电场的情况下实现了EIT。这种效应是由谐波产生和电荷迁移率降低共同决定的，它与Bi 2Se 3表面的Dirac电子有关，为基于拓扑绝缘体材料的可调谐THz非线性光学器件开辟了道路。
2018-05-08 cond-mat.mes-hall
Ultrafast Terahertz Photoconductivity and Near-Field Imaging of Nanoscale Inhomogeneities in Multilayer Epitaxial Graphene Nanoribbons
FZU - Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）；Faculty of Mathematics and Physics, Charles University（查理大学数学与物理学院）
研究通过太赫兹光谱揭示多层外延石墨烯纳米条带中纳尺度不均匀性的电导特性及光电响应，发现准中性层具有高载流子迁移率和强正光电导率。
2026-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Revealing electrically undetectable room temperature surface-mobility of bulky topological insulators by spectroscopic techniques
高表面迁移率是三维拓扑绝缘体（3DTI）的标志，这归因于拓扑保护。利用表面的流动性表明成功地应用拓扑性质的实际目的。然而，不可避免的体传导阻碍了表面迁移率的检测。即使在高质量晶体的情况下，体状态也形成电流的主要通道。因此，电输运测量，表面迁移率可以解决只有低于微米厚的晶体。在较高的温度下，表面迁移率的评估变得更具挑战性，其中声子可以发挥作用。在这里，使用光谱技术，我们成功地评估了Bi 2 Te 3（BT）在室温（RT）下的表面迁移率。我们获得的有效质量和平均散射时间的表面和体状态，使用角分辨光电子能谱和太赫兹时域光谱。我们揭示了BT的创纪录的高表面迁移率，超过33，000 cm^2/（Vs）每个表面片，尽管在RT共存的体态以及声子的内在限制。我们的研究结果部分支持了有趣的结论，即拓扑保护在RT持续存在。我们的方法可以适用于其他拓扑材料具有费米能级附近的多带结构。
2019-05-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Terahertz magneto-optical spectroscopy of two-dimensional hole and electron systems
利用太赫兹磁光光谱技术研究了高迁移率二维电子和空穴系统中的回旋共振现象。我们的实验揭示了长寿命（~20 ps）的相干振荡在测量信号中存在的垂直磁场。从振荡中提取的回旋频率与二维电子气（2DEG）的磁场线性变化，正如预期的那样。然而，我们发现，复杂的非抛物型价带结构的二维空穴气体（2DHG）的回旋频率和有效质量的变化与磁场的非线性，作为验证的多带朗道能级计算。这是第一次，太赫兹磁光光谱已被用于研究2DHG，我们希望这些结果将激励这些独特的二维纳米系统的进一步研究。
2014-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Direct Measurement of Cyclotron Coherence Times of High-Mobility Two-Dimensional Electron Gases
利用时域太赫兹光谱技术，在垂直磁场中，我们观测到GaAs中高迁移率二维电子的回旋共振（CR）引起的载流子的长寿命（~30 ps）相干振荡.所观察到的相干振荡很好地拟合的正弦曲线与指数衰减的振幅，通过它，我们能够提供直接和精确的测量衰减时间和振荡频率的同时。因此，这种方法克服了CR饱和效应，这是已知的，以防止使用傅里叶变换红外光谱法的高迁移率电子系统中的真实CR线宽的测定。
2010-03-14 cond-mat.mes-hall
Magneto-optical properties of InSb for terahertz applications
利用太赫兹时域光谱（THz-TDS）和傅里叶变换远红外光谱（far-FTIR）测量了未掺杂、n掺杂和p掺杂InSb晶体的磁光介电常数张量谱。在室温和低磁场条件下观察到的极向磁光克尔效应（可达20 °）和等离子体激元行为有望用于太赫兹非互易应用。我们证明了通过增加InSb的n掺杂来调节具有巨大MO的光谱范围的可能性。光谱响应使用广义磁光Drude-Lorentz理论建模，给我们的自由载流子迁移率，密度和有效质量与电霍尔效应测量一致的精确值。
2016-09-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Giant terahertz photoconductance of tunneling point contacts
报道了在太赫兹辐射激发下，量子点接触在隧穿区的巨光电导现象。所研究的QPC形成在GaAs/AlGaAs异质结与高电子迁移率的二维电子气。我们证明，用频率f = 0.69 THz、强度为50 mW/cm ^2的激光辐照强负偏压QPC，可使QPC电导增强两个数量级。该效应具有超线性的强度依赖性，并随着暗电导率的降低而增强。它还具有强烈的极化和频率依赖性。我们证明，所有的实验结果可以很好地解释通过QPC的光子介导的隧穿。相应的计算结果与实验结果符合得很好。
2017-12-21 cond-mat.mes-hall
Engineering ultrafast spin currents and terahertz transients by magnetic heterostructures
在基于自旋的电子学中，信息由电子束团的自旋状态编码。处理这些信息需要通过固体控制自旋角动量的传输，最好是在达到迄今为止未开发的太赫兹（THz）制度的频率下。在这里，我们证明，通过实验和理论，飞秒自旋电流爆发的时间形状可以通过使用专门设计的磁性异质结构来操纵。采用激光脉冲将自旋从铁磁Fe薄膜驱动到具有低（Ru）或高（Au）电子迁移率的磁性帽层中。由此产生的瞬态自旋电流检测的超快，非接触式安培计的基础上的逆自旋霍尔效应，转换成太赫兹电磁脉冲的自旋流。我们发现，Ru帽层产生一个相当长的自旋电流脉冲，因为电子注入Ru d状态，具有比Au sp状态小得多的迁移率。因此，自旋电流脉冲和由此产生的THz瞬态可以通过定制磁性异质结构来成形，这为工程高速自旋电子器件以及宽带THz发射器打开了大门，特别是覆盖5至10THz的难以捉摸的范围。
2012-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Impact of Device Resistances in the Performance of Graphene-based Terahertz Photodetectors
本研究针对器件内部电阻影响石墨烯基太赫兹光电探测器性能的问题，通过双栅结构调控电阻并结合串联电阻模型验证，为提升高迁移率石墨烯光电探测器性能提供了依据。
2024-12-10 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
Terahertz spectroscopy of an electron-hole bilayer system in AlN/GaN/AlN quantum wells
我们描述了应变AlN/GAN/AlN量子阱中载流子的纳米级输运动力学的研究：一个电子-空穴双层电荷系统，两个电荷层之间的输运性质有很大的差异。从电子能带图分析，空间分离的二维电子和空穴电荷层的存在下，预测在相对的界面。由于这些电荷层在太赫兹频率下表现出不同的光谱特征，太赫兹和远红外光谱的组合使我们能够提取（a）对总电导率的单独贡献，以及（b）每层中电荷载流子的有效散射率。此外，通过比较直流和太赫兹提取的电导率水平，我们能够确定结构缺陷影响电荷传输的程度。我们的研究结果表明，（i）一个非统一的霍尔因子和（ii）相当大的贡献的整体电导率的空穴，导致在霍尔效应测量的表观迁移率较低。总的来说，我们的工作表明，太赫兹光谱是一种合适的技术，用于研究双层电荷系统的层之间的传输特性有很大的差异，如在三族氮化物半导体量子阱。
2017-08-16 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric terahertz photodetectors based on selenium-doped black phosphorus flakes
化学掺杂的散装黑磷是一种公认的方式，以减少表面氧化和降解。在这里，我们报告的太赫兹频率探测器的制造由天线耦合场效应晶体管（FET）与硒掺杂黑磷的有源沟道。我们的器件在SiO2封装的FET中显示出1780 cm 2 V-1 s-1的最大室温空穴迁移率。室温响应率为3 V/W，在3.4 THz下的噪声等效功率为7 nWHz-1/2，与在相同频率下工作的最先进的室温光电探测器相当。因此，在黑磷晶体的生长过程中包含Se掺杂剂使得能够优化FET在远红外中的输运和光学性能，具有开发基于BP的电光器件的高潜力。我们还表明，薄片厚度可以根据目标应用进行调整。具体地，较厚的薄片（>80 nm）适合于其中高迁移率和高速是必需的应用，较薄的薄片（<10 nm）更适合于需要高开/关比的应用，而THz光电检测对于30-40 nm厚的薄片是最佳的，这是由于较大的载流子密度可调性。
2019-03-06 cond-mat.mes-hall physics.optics
Terahertz bolometric detectors based on graphene field-effect transistors with the composite h-BN/black-P/h-BN gate layers using plasmonic resonances
提出一种带 h-BN/b-P/h-BN 复合栅极和 b-P 热离子电流窗口的石墨烯 FET 室温太赫兹测辐射热探测器，利用高迁移率沟道激发等离激元共振并抑制 Peltier 冷却以提升响应度。
2023-06-03 cond-mat.mes-hall
Excitation, detection, and electrostatic manipulation of terahertz-frequency range plasmons in a two-dimensional electron system
利用自由空间辐射的太赫兹时域光谱技术经常被用来探测低维系统的基元激发。然而，衍射极限阻碍了其用于单个横向限定的纳米结构的平面内研究。在这里，我们展示了一个平面太赫兹频率等离子体电路，其中光电导材料单片集成的二维电子系统。具有宽光谱范围（高达~400 GHz）的等离子体激元通过将由光电导半导体产生和检测的皮秒持续时间脉冲注入到高迁移率二维电子系统中来激发。使用电压调制的肖特基栅极覆盖的二维电子系统，我们形成一个可调的等离子体腔，并观察静电操纵的等离子体共振。我们的技术提供了一个直接的途径来访问皮秒动力学的限制运输在广泛的横向纳米结构。
2015-06-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Ultralow-noise terahertz detection by p-n junctions in gapped bilayer graphene
本研究通过在双层石墨烯分栅 p-n 结中引入电致带隙，显著提升太赫兹电流与电压响应率并降低噪声，刷新低温半导体太赫兹探测器纪录。
2022-12-10 cond-mat.mes-hall
Frequency multiplication in Terahertz band using AlGaN/GaN plasmonic crystals
本文提出 AlGaN/GaN 等离子体晶体中的 rotonic plasmons，并利用栅极周期调制或短脉冲激发产生非线性参数共振，实现 RF-to-THz 倍频与可调谐紧凑太赫兹源。
2025-10-02 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Cavity-enhanced optical Hall effect in two-dimensional free charge carrier gases detected at terahertz frequencies
本文展示并讨论了可调谐外部耦合法布里-佩罗腔在传统类德鲁德二维电子气产生的太赫兹频率下共振增强光学霍尔效应特征的效果。结果，证明了在方便获得的磁场下，例如通过钕永磁体，检测光学霍尔效应特征。实验中使用了生长在蓝宝石衬底上的AlInN/GaN基高电子迁移率晶体管结构。给出并讨论了由外耦合法布里-珀罗腔的频率和反射率最小值和最大值决定的光学霍尔效应特征及其色散。调谐外部耦合法布里-珀罗腔强烈地修改了光学霍尔效应特征，这为光学霍尔效应实验提供了除了频率、入射角和磁场方向和强度之外的新的自由度。
2015-04-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Colossal infrared and terahertz magneto-optical activity in a two-dimensional Dirac material
当二维电子气（2DEG）暴露于磁场中时，它们通过朗道能级（LL）之间的电子跃迁共振吸收电磁辐射。在具有狄拉克光谱的2DEG中，例如石墨烯，理论预测即使在零掺杂下也具有异常高的红外磁吸收。然而，石墨烯中测得的LL磁光效应比预期的要弱得多，因为到目前为止可用于此类实验的样品中存在缺陷。在这里，我们测量磁透射和法拉第旋转高迁移率封装单层石墨烯使用定制设计的磁红外显微光谱设置。我们的研究结果表明，在红外和太赫兹范围内，其特征在于由最大允许（50%）的光吸收，100%的磁性圆二色性以及创纪录的高法拉第旋转的磁光活性强烈增强。考虑到在常规可实现的磁场中已经观察到了相当大的影响，我们的研究结果表明，在长波长光电子学和等离子体激元学中，二维狄拉克材料的磁调谐具有新的潜力。
2019-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Manifestation of kinetic-inductance in spectrally-narrow terahertz plasmon resonances in thin-film Cd3As2
三维（3D）半金属已被预测和证明有各种各样的有趣的性质与其线性能量色散。类似于二维（2D）狄拉克半金属，例如石墨烯，3D半金属Cd 3As 2已经显示出超高的迁移率、大的费米速度，并且已经被假设为支持太赫兹频率下的等离子体。在这项工作中，我们展示了高品质的大面积Cd 3As 2薄膜的合成，通过热蒸发以及实验实现的等离子体结构组成的周期性阵列的Cd 3As 2条纹。这些阵列在太赫兹频率下表现出尖锐的谐振，相关的质量因子（Q）高达~ 3.7。这种光谱窄的共振可以理解的基础上，一个大的动力学电感，从一个长的动量散射时间，这在我们的薄膜可以在室温下接近~1 ps。此外，我们展示了一个超快的可调响应，通过光泵/太赫兹探测实验中的光诱导载流子的激发。我们的研究结果表明，Cd 3As 2的固有3D性质为太赫兹等离子体应用提供了一个非常强大的平台。总的来说，我们的观察为基于Cd 3As 2和其他3D Dirac半金属的无数太赫兹（光）电子器件的开发铺平了道路，受益于太赫兹辐射的强耦合，超快瞬态响应，磁等离子体特性等。此外，Cd 3As 2中的长动量散射时间，因此大的动力学电感，也具有巨大的潜力，重新设计的无源元件，如电感器，因此可以有深远的影响，在该领域的RF集成电路。
2018-11-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
HBN-encapsulated, graphene-based room-temperature terahertz receivers with high speed and low noise
非致冷太赫兹光电探测器在0.5THz-10 THz范围内响应快、灵敏度高（噪声等效功率< $nWHz^{-1/2}$），在高分辨率光谱学（相对精度约为$10^{-11}$）、计量学、量子信息、安全、成像、光通信等领域有着广泛的应用。然而，目前的THz接收器不能提供灵敏度、速度、操作温度和频率范围之间所需的平衡。在这里，我们展示了一个未冷却的太赫兹PD相结合的低（~2000 $k_{B}μm^{-2}$）电子比热的高流动性（> 50000 $cm^{2}V^{-1}s^{-1}$）hBN封装的石墨烯与不对称的场增强产生的蝴蝶结天线谐振在3太赫兹。这产生了强大的光电转换，同时导致高灵敏度（NEP $\leq$ 160 $pWHz^{-1/2}$），快速响应时间（$\leq 3.3 ns$）和四个数量级的动态范围的组合，使我们的设备最快，宽带，低噪声，室温太赫兹PD日期。
2020-04-21 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Plasmonic instabilities and terahertz waves amplification in graphene metamaterials
等离子体激元振荡在传统的二维电子气系统中已经被深入研究了40多年，以便在远红外区域找到基于Smith-Purcell效应的真空器件的新替代品。然而，除了多方面的努力，到目前为止，在半导体异质结构中的等离子体激元产生已经非常低效。在这里，我们证明了高迁移率石墨烯超材料的使用，由于其众所周知的更强的光-等离子体耦合相比，半导体材料可以显着提高远红外等离子体放大器和发生器的效率。我们探索电流驱动的等离子体动力学，包括完美的透明度和单层石墨烯结构中的光放大。在宽频率范围内实验观察到石墨烯吸收的电流诱导的完全抑制，随后在室温下对入射的太赫兹辐射进行巨大放大（高达约9%的增益）。这些主动等离子体激元过程由石墨烯器件中相对低的偏置电压触发，导致外部量子效率比主要用于远红外技术的流行的光学到太赫兹转换器件的外部量子效率高约两个数量级。我们的研究结果与石墨烯中等离子体激元的相对低水平的损耗和高度的空间限制相结合，将为广泛的集成高速有源光电子器件开辟途径。
2018-01-14 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Modeling of electron energy spectra and mobilities in semi-metallic Hg1-xCdxTe quantum wells
对半金属态n型Hg0.32Cd0.68Te /Hg 1-xCdxTe / Hg0.32Cd0.68Te量子阱中的电子迁移率、能谱和本征载流子浓度进行了数值模拟。在8带k-p哈密顿量框架下计算了能谱和波函数。在我们的模型中，电子散射的纵向光学声子，带电杂质，和空穴已被考虑在内，并已通过迭代求解玻尔兹曼输运方程的迁移率计算。我们的研究结果表明，在阱中的电子浓度的增加增强了2D电子气的屏蔽，降低了空穴浓度，并最终导致在液氮温度下的高电子迁移率。量子阱中电子浓度的增加可以通过势垒的δ掺杂或通过施加顶栅电势来原位实现。我们的建模表明，对于低摩尔组成x的孔在阱中的浓度是高的，在很宽的范围内的电子浓度，在这种情况下，样品的纯度不会显着影响电子迁移率。这些结果是重要的背景下，建立最佳参数的高迁移率Hg 1-xCdxTe量子阱的制造能够在液氮温度下工作，从而适用于太赫兹探测器中的应用。
2015-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Room temperature broadband coherent terahertz emission induced by dynamical photon drag in graphene
新材料中光子和电子之间的非线性耦合引起了许多有趣的非线性现象。这包括混频、光学整流或非线性电流产生，这些对于在难以进入的光谱区域（例如太赫兹间隙）中产生辐射特别感兴趣。由于其特定的线性色散和室温下的高电子迁移率，石墨烯在实现强非线性效应方面特别有吸引力。然而，由于石墨烯是一种中心对称材料，二阶非线性先验抵消，这迫使依赖于不太有吸引力的三阶非线性。然而，最近证明，直流二阶非线性电流以及超快交流电流可以在光激发下在石墨烯中产生。这种不对称性是由斜入射的激发引入的，导致光子动量转移到电子系统，称为光子拖曳效应。在这里，我们显示宽带相干太赫兹发射，范围从约0.1-4太赫兹，在外延石墨烯飞秒光激发下，诱导的动态光子拖曳电流。我们证明，在石墨烯中的大多数光学过程相比，次近邻耦合以及不同的电子-空穴动力学在这种效果是至关重要的。我们的研究结果表明，动态光子拖曳效应可以提供高达60太赫兹的辐射开辟了新的路线，在室温下产生超宽带太赫兹脉冲。
2014-05-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Tunable cavity-enhanced terahertz frequency-domain optical Hall effect
介绍了一种可调谐腔增强太赫兹频域光学霍尔效应技术的发展和演示。该腔由至少一个固定和一个可调谐法布里-珀罗谐振腔组成。该方法适用于增强具有平面平行界面的半透明导电层结构中由光学霍尔效应产生的光学特征。物理原理是电场分量的相长干涉，所述电场分量在多个光通过导电层堆叠时经历多个光学霍尔效应诱导的偏振旋转。调谐腔参数之一，例如外腔厚度，允许相长干涉的频率偏移，并且可以在大的光谱区域上获得由光学霍尔效应产生的光学特征的增强。腔调谐光学平台和气体流动池被用作利用调谐外部腔来增强反射太赫兹光束中的偏振变化的仪器的示例。永磁体用于提供必要的外部磁场。方便地，永磁体的高反射表面可用于产生可调谐外腔。信号增强允许提取薄膜的自由载流子特性，并且可以消除对昂贵的超导磁体的需要。此外，外腔的厚度建立了附加的独立测量条件，类似于例如磁场强度、太赫兹频率和入射角。作为例子，研究了高电子迁移率晶体管结构和外延石墨烯。我们讨论的理论背景，仪器设计，数据采集和数据分析程序。
2020-04-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Graphene Zero-Bias Sub-Terahertz Turnkey Detector with Above 43 GHz Bandwidth
National Research University Higher School of Economics（国立高等经济大学）；Moscow Pedagogical State University（莫斯科师范大学）；Programmable Functional Materials Lab, Center for Neurophysics and Neuromorphic Technologies（可编程功能材料实验室，神经物理与类脑技术中心）；Center for Advanced Studies（高级研究中心）
本研究提出了一种带宽超过43 GHz的石墨烯亚太赫兹探测器，通过优化设计实现零偏压操作，为高速低功耗太赫兹探测器提供了实用解决方案。
2026-07-28 cond-mat.mes-hall
Revealing Charge Carrier Dynamics and Transport in Te-Doped GaAsSb and GaAsSbN Nanowires by Correlating Ultrafast Terahertz Spectroscopy and Optoelectronic Characterization
III-V族半导体纳米线生长的最新进展为纳米级光电子器件的应用带来了巨大的希望。最近，发现在III-V族半导体纳米线中掺入少量的氮（N）可以有效地使其工作波长红移并针对特定应用定制其电子性质。然而，理解N掺入对非平衡载流子动力学和半导体NW中的输运的影响对于实现高效的半导体NW器件是至关重要的。在这项工作中，超快光泵太赫兹（THz）探测光谱（OPTP）和电气特性已被用来研究非平衡载流子动力学和平衡输运的Te掺杂的GaAsSb和稀氮化物GaAsSb纳米线，与这些结果与偏置下的光响应和低频噪声特性的目标。氮掺入GaAsSb纳米线导致载流子散射率的显着增加，导致载流子迁移率的严重降低。载流子复合寿命分别为33 ps和147 ps的GaAsSbN和GaAsSb纳米线，使用超快OPTP测量。载流子寿命和光致光学电导率的减少是由于N诱导缺陷的存在，导致稀氮化物纳米线相对于非氮化物纳米线的电学和光学特性的劣化。最后，我们观察到两种NW材料的上升时间非常快，约为2 ps，直接影响了它们作为高速光电探测器的潜在用途。
2022-03-21 cond-mat.mes-hall
Cyclotron Resonance Assisted Photocurrents in Surface States of a 3D Topological Insulator Based on a Strained High Mobility HgTe Film
我们报告的观察回旋共振诱导的光电流，激发连续波太赫兹辐射，在3D拓扑绝缘体（TI）的基础上的80 nm应变碲化汞薄膜。的光电流形成的分析支持的磁传输和辐射传输的互补测量。我们证明了光电流产生的拓扑保护的表面状态。研究门控样品中的共振响应，我们检查了光电流的行为，这使我们能够提取作为费米能量的函数的迁移率和回旋质量。对于高栅极电压，我们还检测到回旋共振（CR）的散装载体，质量约为两倍以上，获得的表面状态。根据TI表面载流子在动量空间的非对称散射，讨论了CR辅助光电流的起源。此外，我们表明，研究的光电流在门控样品提供了一个敏感的方法来探测的有效质量和二维狄拉克表面态的迁移率，当费米能级位于体能隙，甚至在导带。
2015-03-24 cond-mat.mes-hall
Ultrastrong coupling of the cyclotron transition of a two-dimensional electron gas to a THz metamaterial
具有超强光-物质相互作用的人工腔光子谐振器由于可以操纵腔量子电动力学基态并使其物理性质可控而在半导体和超导系统中引起了广泛的兴趣。我们在这里报告的实验表明，超强的光-物质耦合在太赫兹超材料的回旋跃迁的高迁移率的二维电子气耦合到电子开口环谐振器阵列的光子模式。我们观察到真空拉比频率$Ω$和回旋频率$ω_c$之间的归一化耦合比$\fracΩ{ω_c}=0.58$。我们的系统似乎是可扩展的频率，并可能被带到微波光谱范围内的潜在的强烈控制的磁输运性质的高流动性的2DEG。
2012-05-04 cond-mat.mes-hall
Temperature and Electron Concentration Dependences of 1/f Noise in Hg$_{1-x}$Cd$_x$Te -- Evidence for a Mobility Fluctuations Mechanism
本研究通过对厚HgCdTe层和HgTe量子阱场效应晶体管的1/f噪声测试，发现其噪声对温度、电子浓度依赖较弱，证实其1/f噪声主导机制为迁移率涨落，与石墨烯类似，为红外太赫兹探测器材料优化提供依据。
2024-10-31 cond-mat.mes-hall
The photoresponse of a two-dimensional electron gas at the second harmonic of the cyclotron resonance
在磁场和低温条件下，对高电子迁移率GaAs/AlGaAs异质结上不同栅形状的样品进行了太赫兹光谱实验。对于一个给定的辐射频率，多个磁等离子体共振观察到的磁导张量的局部近似内描述的色散关系。回旋共振的二次谐波被观察到，其外观被解释为从一个高频，不均匀的电磁场的边界上的二维电子气与金属栅极和/或欧姆接触。
2014-12-09 cond-mat.mes-hall
Landau polaritons in highly non-parabolic 2D gases in the ultra-strong coupling regime
我们探测金属太赫兹超颖表面和高迁移率的2D电子和空穴气体中的朗道能级跃迁之间的超强轻物质耦合。我们利用重空穴回旋共振应变锗和电子回旋共振InSb量子阱中，无论是在高度非抛物带，并比较我们的结果众所周知的抛物AlGaAs/GaAs量子阱（QW）系统。通过两种方法，光刻和光泵浦调谐系统的耦合强度，我们观察到一种新的行为，明显偏离标准的Hopfield模型先前验证的腔量子电动力学：一个较低的极化激元间隙的开口。
2019-12-30 cond-mat.mes-hall
Fully screened two-dimensional magnetoplasmons and rotational gravity shallow water waves in a rectangle
研究矩形二维电子系统中完全屏蔽极限下的磁等离激元，解析求解无磁场本征模，并扩展至磁场情形，发现频率随磁场增强趋于零，并与旋转重力浅水波建立类比。
2024-06-07 cond-mat.mes-hall
Vanishing of Cyclotron Resonance in Correlated 2D Electron Systems
介绍了GaAs/AlGaAs纳米结构在低磁场和太赫兹（THz）辐射下，在二维电子系统（2DES）中回旋共振（CR）条件下的光电阻率的实验测量结果。报道了在GaAs/AlGaAs异质结构中的CR消失效应（CRV）的实验发现。我们的分析表明，CRV可能出现在二维电子关联态较好的系统中，如等离子体波等。讨论了2DES中电子关联态的基本性质。利用2DES中新的相关态的未来THz探测器可以扩展亚THz和THz频率范围内的超灵敏和选择性探测器的视野。
2009-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Photovoltaic effect in a gated two-dimensional electron gas in magnetic field
从理论上研究了太赫兹辐射在磁场中门控二维电子气中产生的光伏效应。假设入射辐射在源极和栅极之间产生交流电压，并且与等离子体波的阻尼长度相比，栅极长度较长。在存在显著的舒布尼科夫-德哈斯振荡的情况下，非线性的重要来源是迁移率对交流栅极电压的振荡依赖性。根据最近的实验，这导致作为磁场的函数的光响应振荡，其在回旋共振附近增强。另一个，光电压的平滑分量，无关的SdH振荡，在回旋共振具有最大值。
2009-01-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
High-Resolution Faraday Rotation and Electron-Phonon Coupling in Surface States of the Bulk-Insulating Topological Insulator Cu$_{0.02}$Bi$_2$Se$_3$
利用时域太赫兹磁谱研究了拓扑绝缘体Cu $_{0.02}$ Bi $_2$ Se $_3$和Bi $_2$ Se $_3$薄膜的低频光学响应。与场和频率的依赖性，这样的实验提供了足够的信息来测量多个导电沟道的迁移率和载流子密度同时。我们观察到尖锐的回旋共振（CR）在这两种材料。掺入Cu $_{0.02}$ Bi $_2$ Se $_3$中的少量Cu诱导了仅具有\textit{single}型导电的真正的体绝缘体，其具有总片载流子密度$\sim4.9\times10^{12}/$ cm $^{2}$和高达4000 cm $^{2}/$ V $\cdot$ s的迁移率。这是一致的传导从两个几乎相同的拓扑表面状态（TSS）的顶部和底部的膜与化学势$\sim$ 145毫电子伏以上的狄拉克点和散装的差距。CR在高场时变宽，我们将这种效应归因于电子-声子相互作用。这种分配是支持一个扩展的德鲁德模型分析的零场德鲁德电导。相比之下，在正常的Bi $_2$硒$_3$薄膜中观察到两个导电通道，我们开发了一种自洽的分析方法来区分占主导地位的TSS和共存的琐碎的体/2DEG状态。我们在Cu $_{0.02}$ Bi $_2$ Se $_3$上的高分辨率法拉第旋转光谱为在实验可实现的条件下观察量子化法拉第旋转铺平了道路，以将化学势推到最低的朗道能级。
2016-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Giant microwave-induced $B$-periodic magnetoresistance oscillations in a two-dimensional electron gas with a bridged-gate tunnel point contact
研究了微波辐照下高迁移率二维电子气（2DEG）上制备的量子点接触的磁电阻效应。电阻揭示了巨大的$B$ -周期振荡，其相对振幅$ΔR/R$高达$700$ \%，这是由样品中边缘磁等离子体（EMP）的传播和干扰引起的。这种巨大的光电导归因于点接触附近相当大的局部电子密度调制。我们还分析了电阻振荡的振荡周期$ΔB$，并与EMP理论进行了比较，提取了EMP干扰长度$L$。我们已经发现，长度$L$基本上超过接触引线之间的距离，而是对应于沿着2DEG的边缘测量的金属接触焊盘之间的距离。这解决了文献中存在的争议，并应有助于正确设计高灵敏度的微波和太赫兹光谱仪的基础上讨论的效果。
2017-02-08 cond-mat.mes-hall
Ultra-thin van der Waals crystals as semiconductor quantum wells
在低能量下控制电子光谱是现代先进电子设备的核心功能：高电子迁移率晶体管，半导体和Capasso太赫兹激光器等。这些装置中的大多数依赖于量子阱中电子尺寸量子化的精细工程。然而，在2D材料的情况下还没有探索过这种途径。在这里，我们将这个概念转移到范德华异质结构，利用几层薄膜的InSe量子阱。对子带能量及其均匀性的精确控制保证了这种系统中极高质量的电子传输。使用新型的隧道和发光器件，我们第一次揭示了完整的子带结构，通过研究共振特性的隧道电流，光吸收和光发射。在未来，这些系统将允许原子薄的红外和太赫兹光源的基础上，在几层膜的范德华材料的子带间的光学跃迁的基本块的发展。
2019-10-31 cond-mat.mes-hall
Ultrafast Broadband Photodetectors based on Three-dimensional Dirac Semimetal Cd3As2
由于其广泛的光电和光子应用，如光通信，互连，成像和遥感1，追求在超快响应时间，宽检测波长范围和高灵敏度方面具有极高性能的光检测的努力从未被耗尽。2D狄拉克半金属石墨烯已经显示出向具有高操作速度、宽带响应和有效载流子倍增的高性能光电探测器的优异潜力，这得益于其具有高载流子迁移率和零带隙的线性色散能带结构2 -4。作为石墨烯的三维类似物，Dirac半金属Cd 3As 2处理石墨烯作为光敏材料的所有优点，但作为体材料可能与光具有更强的相互作用，从而增强响应度5，6，这在改善光电探测器的性能方面具有巨大的潜力。在这项工作中，我们报告的实现超快宽带光电探测器的基础上Cd 3As 2。原型金属-Cd_3As_2-金属光电探测器的响应率为5.9 mA/W，响应时间约为6.9 ps，无需任何特殊的器件优化。宽带响应从0.8 eV到2.34 eV的测量与潜在的检测范围可扩展到远红外和太赫兹。系统的研究表明，光电效应在光电流产生中起着重要的作用，类似于石墨烯。我们的研究结果表明，这种新兴的奇异量子材料可以用于具有高灵敏度和高速度（~145 GHz）的光探测，在具有挑战性的中/远红外和THz范围内。
2016-09-02 cond-mat.mes-hall
