Terahertz electric field driven electric currents and ratchet effects in graphene
通过实验和微观模拟研究了太赫兹场在石墨烯中诱导的光电流。通过连续和脉冲激光辐射在大面积以及小尺寸剥离的石墨烯样品中产生电流。我们回顾一般的对称性考虑导致光电流依赖于线性和圆偏振辐射，然后提出了一些检测光电流的情况。从斜入射下的光子拖曳效应开始，我们继续在SiC的剩余辐射带和石墨烯的边缘产生电流的光电流效应增强。棘轮效应被认为是平面内磁场和结构反转的不对称性，以及棘轮的非对称图案化的顶栅。最后，我们证明了石墨烯可以用作太赫兹辐射的快速宽带探测器。
2017-10-17 cond-mat.mes-hall
Terahertz and Infrared Spectroscopy of Gated Large-Area Graphene
我们制作了一个厘米大小的单层石墨烯器件，具有栅电极，可以调制太赫兹和红外波的传输。利用时域太赫兹光谱和傅里叶变换红外光谱在一个较宽的频率范围内（10-10000 cm^{-1}），我们测量了动态电导率的变化引起的电门和热退火。这两种方法都能够有效地调节费米能量E_F，这反过来又修改了太赫兹的Drude类带内吸收以及中红外带间吸收的“2E_F起始”。这些结果不仅提供了对石墨烯中狄拉克费米子电磁响应的基本见解，而且还展示了大面积石墨烯器件的关键功能，这些功能是太赫兹和红外光电子器件所需的。
2012-04-21 cond-mat.mes-hall
Optimizing Broadband Terahertz Modulation with Hybrid Graphene/Metasurface Structures
我们展示了有效的太赫兹（THz）调制的宽带太赫兹超颖表面器件强烈耦合石墨烯。这种由周期性金狭缝阵列制成的太赫兹超表面显示出近单位宽带传输，这是由狭缝中增强的局部场的相干辐射引起的。利用石墨烯作为具有可调电导率的有源负载，我们可以显着修改的局部场增强和强烈调制太赫兹波传输。这种混合器件也为石墨烯的非线性太赫兹光谱研究提供了一个新的平台。
2014-12-05 cond-mat.mes-hall
Gate-tunable nearly total terahertz absorption in graphene with resonant metal back reflector
研究了金属背反射器（RMBF）对石墨烯薄膜的太赫兹波（THz）吸收特性。我们证明，石墨烯与RMBF的太赫兹吸收可以从几乎可以忽略不计，几乎全部通过调整外部栅极电压。这种奇特的几乎完全的THz吸收可以归因于法布里-珀罗腔效应，其增强了石墨烯的吸收并降低了反射。石墨烯-RMBF结构的吸收光谱也可以通过改变间隔层的厚度和介电常数来定制带宽和中心频率。
2013-11-09 cond-mat.mes-hall
The effect of microscopic scattering on the nonlinear transmission of terahertz fields through monolayer graphene
本文利用载流子动力学的微观理论研究了室温下n掺杂单层石墨烯的非线性太赫兹响应。我们的紧束缚模型在长度规范中处理载流子-场相互作用，包括声子以及短程中性杂质散射，并充分考虑了Dirac点附近石墨烯的固有非线性响应。在微观上处理每个相互作用使我们能够将电流削波、声子产生和弹性杂质散射的贡献分开。虽然中性杂质散射和声子散射都是高度依赖于能量的，但我们发现它们对导带电子动力学的影响非常不同，并且它们可以一起帮助解释有关场依赖的太赫兹通过石墨烯传输的实验结果。
2018-11-07 cond-mat.mes-hall
Quantum Size Effects in the Terahertz Nonlinear Response of Metallic Armchair Graphene Nanoribbons
利用含时微扰理论研究了量子尺寸对有限长金属石墨烯扶手椅型纳米带在外加电场作用下的太赫兹非线性响应的影响。我们的工作表明，量子化由于有限的长度的纳米，所施加的场分布，和扩大的石墨烯光谱都发挥了重要的作用，在所产生的非线性电导。在某些情况下，这些效应可以显着增强非线性超过无限长的金属扶手椅石墨烯纳米粒子。
2016-05-05 cond-mat.mes-hall
Proposed ultra wide-band tunable THz RT lasers based on momentum space negative conductivity under electron streaming in hNB-graphene sandwiches
观察太赫兹损耗增益切换通过栅极上的偏置石墨烯三明治的传输解释下，在石墨烯中的电子流的响应。基于这一考虑，提出了太赫兹源，包括硅谐振器放置在三明治与电流在石墨烯中流动。它应该提供可调谐的偏置发射在宽太赫兹波段。该光源是直接模拟太赫兹的可调谐微波激光器演示。
2020-04-13 cond-mat.mes-hall
Observation of suppressed terahertz absorption in photoexcited graphene
当光被半导体吸收时，由于带内跃迁，光激发的载流子增强了对远红外辐射的吸收。我们在单层石墨烯中观察到相反的行为，石墨烯是一种具有线性色散的零能隙半导体。通过使用时域太赫兹（THz）光谱结合光泵浦激发，我们观察到光激发石墨烯的太赫兹辐射的吸收减少。测得的微分电导率的光谱形状表现出非德鲁德行为。我们讨论了几种可能的机制，有助于观察到的低频非平衡光学响应的石墨烯。
2013-03-30 cond-mat.mes-hall
Intense Terahertz Laser Fields Induced and Manipulated Pseudospin Polarization in Graphene
利用Floquet定理，通过精确求解含时薛定谔方程，研究了单层石墨烯在强太赫兹激光场作用下赝自旋依赖的密度-能量关系.我们发现圆偏振太赫兹激光场可以诱导赝自旋极化。当K谷和K $^{\prime}$谷的电子密度相等时，这两个谷的赝自旋极化可以正好相反.此外，我们还发现赝自旋极化可以通过场的强度、频率，特别是极化方向来控制。
2008-07-04 cond-mat.mes-hall
Probing terahertz surface plasmon waves in graphene structures
利用太赫兹近场显微镜研究了外延石墨烯台面和条带的亚波长尺度表面等离子体激发和太赫兹透射特性。太赫兹近场图像显示石墨烯性质在小于波长的尺度上的变化，以及在石墨烯边缘发生的太赫兹表面波的激发，类似于在金属边缘观察到的。在衬底SiC/空气界面处的菲涅耳反射也被发现通过石墨烯带阵列的存在而改变，导致太赫兹波的透射取决于波偏振和带宽度而减少或增强。
2013-08-16 cond-mat.mes-hall
Ultrafast terahertz responses in monolayer graphene
我们从理论上研究了单层石墨烯的超快太赫兹（THz）特性。通过求解布洛赫方程，得到了超快太赫兹高斯脉冲下的载流子、电极化的强度和光电流的解析表达式。石墨烯在太赫兹频率下表现出很大的非线性和超快的光学响应，这是由于具有近似线性能量色散的无隙和相对论性狄拉克粒子。结果表明，随着太赫兹脉冲频率的增加，光子载流子密度、电极化的强度和光电流密度均增加。这些理论结果与最近的实验结果是一致的。该研究进一步证实了石墨烯具有重要的特性，并与超快THz领域的应用有关。
2016-06-22 cond-mat.mes-hall
Anisotropic ultrafast optical response of terahertz pumped graphene
我们测量了高掺杂石墨烯对单周期太赫兹脉冲的超快各向异性光学响应。太赫兹诱导的各向异性信号在800 nm处的时间分布具有重复泵浦太赫兹电场模量的最小值和最大值。它随着载流子密度的增加而生长，并表现出对电场强度的特定非线性依赖性。为了描述信号，我们已经开发了一个理论模型，该模型基于能量和动量平衡方程，并考虑到石墨烯和衬底的光学声子。根据该理论，各向异性响应是由泵浦电场引起的电子动量分布从零动量的位移结合带间光跃迁矩阵元的偏振依赖性引起的。
2019-05-22 cond-mat.mes-hall
Graphene nanoelectromechanical resonators for detection of modulated terahertz radiation
提出并分析了基于石墨烯机械浮栅场效应晶体管的调制太赫兹辐射探测器。入射辐射的太赫兹分量在石墨烯层（GLs）中诱导等离子体振荡的共振激发。GL之间的有质动力的整流分量引起顶部GL的谐振机械摆动，导致漏极电流振荡。为了估计器件的响应度，我们求解了石墨烯中控制等离子体波响应的电子和空穴的流体动力学方程，以及描述石墨烯膜振荡的方程。组合的等离子体机械共振将电流幅度提高了四个数量级。使用石墨烯作为弹性栅极和导电沟道的材料允许在宽范围内对两个谐振频率进行电压调谐。
2014-06-09 cond-mat.mes-hall
Ballistic injection terahertz plasma instability in graphene n+-i-n-n+ field-effect transistors and lateral diodes
我们分析了石墨烯n+-i-n-n+场效应晶体管（GFET）和横向二极管（GLD）的操作与弹道电子注入到n区。注入的弹道电子的动量转移可能导致n区准平衡电子的有效库仑阻力以及GFET和GLD中的等离子体不稳定性。这种不稳定性使得太赫兹辐射的产生成为可能。所获得的结果可以用于优化的结构考虑不同的设备，特别是太赫兹发射器。
2021-10-20 cond-mat.mes-hall
Optical bistability of graphene in the terahertz range
我们利用弛豫时间玻尔兹曼方程在均匀交流电场中的精确解来描述石墨烯在太赫兹（THz）波段的非线性光学响应。单层，双层和ABA堆叠的三层石墨烯的情况下，被认为是最合适的单层物种利用非线性自由电子响应。我们发现，单层石墨烯的单层显示在太赫兹范围内的光学双稳态，在实践中可达到的电磁功率范围内。还计算了与三次谐波产生相关的电流。
2014-09-02 cond-mat.mes-hall
Magneto-tunable terahertz absorption in single-layer graphene: A general approach
该研究推导了磁场下单层石墨烯的广义菲涅耳系数，证明其光吸收与表面光电导率一致，揭示了低温阶梯吸收特性，为石墨烯基太赫兹器件提供了磁可调吸收的通用方法。
2022-06-20 cond-mat.mes-hall
Terahertz Harmonic Generation in Graphene
我们发现，载流子在石墨烯传输表现出尖锐的共振在空间和时间调制散射的存在下。共振发生时，所施加的a-c场的周期对应于准弹道载流子在空间散射周期上漂移所花费的时间，只要后者短于载流子发射光学声子所花费的距离。我们表明，这样的系统可以实现与交指型栅极通电的交流偏压的石墨烯层。栅极分离和实现弹道输运的场将导致太赫兹范围内的谐振，产生以大Q因子为特征的高次谐波，其可随栅极间距调谐。
2014-11-26 cond-mat.mes-hall
Proposal for a tunable graphene-based terahertz Landau-level laser
在强磁场的存在下，石墨烯的电子能带结构急剧变化。狄拉克锥坍缩成离散的非等距朗道能级，其可以通过改变磁场进行外部调谐。与常规材料相比，使用圆偏振光可选择性地寻址特定朗道能级。利用这些独特的属性，我们提出了一个可调谐激光器的设计工作在技术上有前途的太赫兹光谱范围。为了揭示光发射背后的多粒子物理学，我们对嵌入光学腔中的光学泵浦朗道量子化石墨烯中的电子、声子和光子的非平衡动力学进行了完全量子力学研究。所获得的微观见解使我们能够预测最佳实验条件，以实现技术上有前途的太赫兹激光器。
2016-06-29 cond-mat.mes-hall
Resonance Absorption of Terahertz Radiation in Nanoperforated Graphene
最近测量的纳米穿孔石墨烯的导电性解释在每个纳米孔的边缘附近存在的边缘状态。边缘态的周边量子化应导致准定态能级的准等距离阶梯的形成。填充这个阶梯的狄拉克费米子围绕每个纳米孔在谷指数所确定的方向上旋转。结果表明，该系统的辐射的圆偏振太赫兹辐射导致的共振吸收的山谷之一。谐振频率处的吸收幅度可以通过栅极电压来控制。
2017-03-11 cond-mat.mes-hall
Injection terahertz laser using the resonant inter-layer radiative transitions in double-graphene-layer structure
提出并证实了双石墨烯结构中石墨烯层间电子共振辐射跃迁产生太赫兹激光的概念。我们估计的太赫兹增益TM模式表现出非常低的德鲁德吸收在GL和显示的增益可以超过金属-金属波导中的损耗在低端的太赫兹范围。所发射的光子的光谱可以通过所施加的电压来调谐。太赫兹增益的弱温度依赖性促进了在室温下的有效操作。
2013-09-11 cond-mat.mes-hall
Threshold of Terahertz Population Inversion and Negative Dynamic Conductivity in Graphene Under Pulse Photoexcitation
本文从理论上研究了太赫兹（THz）波段内本征石墨烯在近/中红外脉冲光激发下的粒子数反转和负动态电导率。当脉冲光子能量较低时，由于光激发载流子浓度与脉冲光子能量成反比以及较弱的载流子加热，粒子数反转和负动态电导率所需的阈值脉冲能量可以低几个数量级。我们还研究了动态电导率对动量弛豫时间的依赖关系。负动态电导率发生在高质量或低质量的石墨烯中，其中载流子在太赫兹频率下的Drude吸收很弱。
2012-10-29 cond-mat.mes-hall
Tunable terahertz radiation from graphene induced by moving electrons
基于由位于周期性介电光栅上的单个石墨烯层组成的结构，我们从理论上证明了在石墨烯层顶部移动的电子束团可以产生强烈的太赫兹（THz）辐射。基础物理学在于具有相当低的电子能量（$\sim$ 1 keV）的移动电子聚束可以有效地激发具有近场的强约束的THz频率的石墨烯等离子体（GP）的事实。对于那些满足相位匹配条件的GP，光栅可以将GP进一步散射到自由空间中。辐射图案可以通过改变移动电子的速度来控制。重要的是，辐射频率可以通过改变石墨烯层的费米能级来调谐，从而提供可以覆盖宽频率范围的可调谐THz辐射。我们的研究结果可以为开发基于石墨烯的可调谐和微型THz辐射源铺平道路。
2014-02-12 cond-mat.mes-hall
Feasibility of terahertz lasing in optically pumped epitaxial multiple graphene layer structures
在SiC衬底上采用光泵浦的多层石墨烯（MGL）结构作为太赫兹（THz）和远红外（FIR）激光器的有源区.的MGL结构的动态电导率计算作为信号频率，GL的数量，和光泵浦强度的函数。利用光泵MGL结构，由于高效率，可以在室温下实现频率约为1THz的激光。
2009-08-18 cond-mat.mes-hall
Terahertz response of patterned epitaxial graphene
研究了透射几何条件下极化太赫兹辐射与大面积微结构石墨烯的相互作用。为了有效地将辐射耦合到二维材料中，选择通过嵌入掺杂到条纹中的闭合石墨烯片的横向周期性图案化，从而产生平行于和垂直于条纹偏振的辐射的不相等透射率。实际上，观察到高达20%的偏振对比度。当类似于线栅偏振器去除石墨烯条纹时，效果甚至增加高达50%。在< 80 GHz到3 THz的大频率范围内分析了极化依赖性，包括等离子体激元-极化激元共振。结果与基于石墨烯的电子能谱和图案化结构的电动力学的理论计算非常一致。
2014-10-06 cond-mat.mes-hall
Terahertz Circular Dichroism in Commensurate Twisted Bilayer Graphene
Department of Physics and Astronomy, University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学物理与天文学系）
研究通过计算发现可调和扭双层石墨烯在太赫兹区域具有高达1.5毫度的圆二向色性，并通过电场或掺杂调控其强度。
2026-01-20 cond-mat.mes-hall
Dual Origin of Room Temperature Sub-Terahertz Photoresponse in Graphene Field Effect Transistors
由于石墨烯$'$优异的电子迁移率，石墨烯被认为是用于高达太赫兹（THz）范围的高频辐射检测器的有前途的平台。先前已经表明，石墨烯场效应晶体管（FET）由于热电和/或等离子体波整流而对入射的THz辐射表现出室温宽带光响应。这两种效应表现出类似的功能依赖于栅极电压，因此，它被发现是很难解开这些贡献在以前的研究。在这封信中，我们报告了在不同温度下分析的石墨烯场效应晶体管的亚太赫兹响应的实验和理论研究。这种温度依赖性的研究使我们能够揭示光热电效应，pn结整流，和等离子体激元整流中的石墨烯FET的亚太赫兹光响应的作用。
2018-03-19 cond-mat.mes-hall
Negative terahertz conductivity in remotely doped graphene bilayer heterostructures
在石墨烯双层（GBL）中注入或光学产生电子和空穴可以导致带间粒子数反转，从而实现太赫兹（THz）辐射激光。带内辐射过程与带间跃迁相互竞争。我们证明，远程掺杂增强了所提出的GBL异质结构中间接带间光子的产生。因此，这种远程掺杂有助于超越带内（德鲁德）吸收，并导致在升高的（包括室温）温度下在宽频率范围内的负动态太赫兹电导率的大绝对值。与以前提出的基于GBL的THz激光器相比，远程掺杂GBL异质结构THz激光器有望实现更高的THz增益。
2015-08-20 cond-mat.mes-hall
First-principles study of the terahertz third-order nonlinear response of metallic armchair graphene nanoribbons
利用含时微扰理论计算了金属扶手椅型石墨烯纳米带的太赫兹三阶非线性电导。在很宽的温度范围内观察到本征三阶电导的显着增强的结果为非本征的2D单层石墨烯。我们还研究了|E_F| <<200 meV的非本征金属acGNR的非线性响应。我们发现，三阶电导表现出很强的费米能级依赖在低温下。克尔电导作为温度的函数的三阶临界场强为1和5 kV/m之间的计算。对于三次谐波电导，计算出的最小临界场约为5 kV/m。
2016-05-31 cond-mat.mes-hall
Theory of low power ultra-broadband terahertz sideband generation in bi-layer graphene
在被强太赫兹场照射的半导体中，光学激发的电子-空穴对可以重新组合，以均匀间隔两倍于太赫兹频率的宽频率梳发射光。这种高阶太赫兹边带产生作为极端非线性光学的示例以及作为用于超快电光调制的方法两者都是令人感兴趣的。到目前为止，这种现象仅在大场强（~10 kVcm-1）下观察到，这是技术应用的障碍。在这里，我们预测，双层石墨烯在弱得多的太赫兹场产生高阶边带。我们发现，1 kVcm-1强度的太赫兹场可以产生约30 THz的高边带光谱，比GaAs宽100倍。尽管没有经典碰撞，边带还是产生了，电子-空穴对的量子相干性使复合成为可能。这些显著的特性降低了太赫兹频率下桌面电光调制的障碍，促进了超快光通信。
2015-01-19 cond-mat.mes-hall
Resonant Dyakonov-Shur Magnetoplasmons in Graphene Terahertz Photodetectors
Universidad de Salamanca（萨拉曼卡大学）；L2C (UMR 5221), Université de Montpellier, CNRS（蒙彼利埃大学）；National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）
研究通过石墨烯TeraFET实现太赫兹频率下磁等离子体共振，揭示单层和双层石墨烯中磁等离子体色散特性，为磁性可编程光子学提供新平台。
2025-11-28 cond-mat.mes-hall
Detection of terahertz radiation using topological graphene micro-nanoribbon structures with transverse plasmonic resonant cavities
本文提出一种由 GNR 桥接的 GMR 横向叉指阵列太赫兹探测器，利用非线性 GNR 元件整流 THz 信号，并通过横向等离激元共振放大整流电流，显著提升探测器响应。
2024-11-12 cond-mat.mes-hall
Graphene-based Antennas for Terahertz Systems: A Review
我们回顾了使用石墨烯开发可重构，小型化和高效的太赫兹（THz）天线和相关的馈电网络，并试图确定当前的研究趋势和中长期的挑战和前景。我们首先讨论了最先进的谐振，漏波和反射阵列天线，其性能，局限性和主要的挑战，仍然有待解决的关键评估。接下来，我们研究了不同的集成馈电网络，包括开关、滤波器和移相器等组件，并阐明了石墨烯固有的空间色散可能对其性能产生的影响。我们的展望清楚地描述了石墨烯如何为所有这些设备带来奇异的功能，包括准实时重构能力和无磁非互易响应。然后介绍和讨论了太赫兹天线的一些令人兴奋的应用，包括收发器、生物传感器以及探测器和调制器的首次实验实现。最后，我们概述了我们对石墨烯基太赫兹天线的美好未来的愿景。
2017-04-10 cond-mat.mes-hall
Terahertz Dynamics of Quantum-Confined Electrons in Carbon Nanomaterials
低维碳纳米结构，如单壁碳纳米管（SWCNT）和石墨烯，为太赫兹科学和技术提供了新的机会。金属单壁碳纳米管和石墨烯是具有线性、类光子能量色散的零能隙系统，表现出各种非凡的性质。在过去的十年中，它们的直流和线性电气特性已被广泛研究，但它们不寻常的有限频率、非线性和/或非平衡特性在很大程度上尚未被探索，尽管预计它们对新的太赫兹设备应用很有用。太赫兹动态电导率测量使我们能够探测这种光子类电子或无质量狄拉克费米子的动力学。在这里，我们使用太赫兹时域光谱和傅里叶变换红外光谱研究太赫兹电导率的一维和二维电子，分别在高度对齐的单壁碳纳米管和门控大面积石墨烯的薄膜。在单壁碳纳米管，我们观察到非常各向异性的太赫兹电导率，太赫兹偏振器的应用前景。在石墨烯中，我们证明了太赫兹和红外特性敏感地随着费米能量而变化，这可以通过电子门控和热退火来控制。
2012-05-28 cond-mat.mes-hall
Magnetic field tuning of terahertz Dirac plasmons in graphene
二维系统的边界和边缘降低了其对称性，并且从电荷输运的观点来看，通常被认为是缺陷。在这里，我们提出了第一个研究的石墨烯等离子体激元在强磁场中的行为，提供了一个不同的视角。我们发现，在微米尺寸的石墨烯磁盘在强磁场的等离子体共振分裂成边缘和体等离子体模式具有相反的色散关系，并在太赫兹频率的边缘等离子体发展越来越长的寿命与增加磁场，尽管潜在的更多的缺陷接近石墨烯边缘。这种不直观的行为是由于增加准一维场致约束和由此产生的抑制的背散射。由于石墨烯的线性能带结构，边缘和体模的分裂速率发展出强烈的掺杂依赖性，这与传统的半导体二维电子气（2DEG）系统的行为不同。我们还观察到一个高阶模式的外观，表明非谐约束潜力，即使在这些定义良好的圆盘。我们的工作不仅为研究石墨烯边缘物理开辟了一条途径，而且还支持石墨烯在可调谐太赫兹磁光器件方面的巨大潜力。
2012-04-19 cond-mat.mes-hall
Hot Electron Terahertz Oscillations in Graphene: Crater and Terraces in the Carrier Distribution Function
在石墨烯中，在电场被打开之后，载流子的弹道加速直到单色光学声子能量产生零点能量和声子能量之间的整个分布函数的来回运动。这种效应预计将体现在阻尼太赫兹振荡的载体漂移速度和平均能量。这种瞬态现象最引人注目的特征是相空间中被高动量概率包围的无动量区域的出现，以及分布函数中的平滑台阶或台阶。这种仅发生在电压和样品长度窗口内的动力学效应是石墨烯的线性能带结构中的变形势光学声子的随机化性质与电力之间的相互作用的直接结果。
2010-03-03 cond-mat.mes-hall
Negative terahertz conductivity in disordered graphene bilayers with population inversion
无带隙的能带谱使得基于石墨烯和石墨烯双层膜的结构具有由光学或注入泵浦产生的布居数反转，是用于带间太赫兹（THz）激光的有希望的介质。然而，太赫兹频率下的强带内吸收仍然对高效太赫兹激光发射构成挑战。在本文中，我们表明，在泵浦石墨烯双层结构中，间接带间辐射跃迁伴随着无序引起的载流子散射可以提供实质性的负贡献的太赫兹电导率（连同直接带间跃迁）。在具有点电荷缺陷的高- $κ$衬底上的石墨烯双层结构中，这些跃迁几乎完全补偿了由于带内（Drude）吸收引起的损失。我们还表明，在石墨烯双层的延伸缺陷（如带电的杂质团簇，表面缺陷，和纳米孔）的THz电导率的间接带间贡献可以超过几倍的基本限制与直接带间跃迁和德鲁德电导率。这些预测可能会影响基于石墨烯的太赫兹激光器的实现策略。
2015-02-04 cond-mat.mes-hall
Terahertz radiation driven chiral edge currents in graphene
我们观察在单层石墨烯样品中诱导的光电流的石墨烯边缘的照射与圆偏振太赫兹辐射在正常入射。光电流沿样品边缘流动并形成涡流。它的缠绕方向通过将轻螺旋度从左旋转换为右旋而反转。我们证明，光电流源于样品的边缘，这降低了空间对称性，并导致在辐射电场驱动下的载流子的非对称散射。理论计算与实验结果吻合较好。我们表明，边缘光电流可以应用于确定的导电类型和在石墨烯边缘附近的载流子的动量散射时间。
2011-07-19 cond-mat.mes-hall
Terahertz and Infrared Photodetection using p-i-n Multiple-Graphene-Layer Structures
我们建议利用多个石墨烯层结构与横向p-i-n结的太赫兹（THz）和红外（IR）光电探测和证实基于这些结构的光电探测器的操作。使用开发的设备模型，我们计算的检测器的直流响应度和检测作为石墨烯层的数量和几何参数的函数，并表明直流响应度和检测率可以是相当大的，特别是在太赫兹范围的低端在室温下。由于相对高的量子效率和低热生速率，所考虑的光电探测器可以大大超过其他THz和IR探测器。作为太赫兹和红外辐射的调制频率的函数的检测器响应度的计算表明，所提出的光电探测器是非常快的，可以在几十GHz的调制频率下工作。
2009-12-02 cond-mat.mes-hall
Electrically controlled terahertz magneto-optical phenomena in continuous and patterned graphene
磁圆二色性和法拉第旋转是由磁场破坏时间反演对称性而产生的具有重要实际意义的基本现象。在大多数材料中，这些效应的强度和符号只能由场值及其方向控制。此外，太赫兹范围缺乏能够以非互易方式影响光的偏振状态的材料。在这里，我们证明，使用宽带太赫兹磁电光光谱，在石墨烯的磁性圆二色性和法拉第旋转可以调制的强度，调谐频率，重要的是，在一个固定的磁场，仅使用静电掺杂反转。此外，我们观察到强烈的磁等离子体共振的图案化阵列的石墨烯antidot，这可能允许利用这些磁光现象在一个广泛的太赫兹范围。
2017-03-07 cond-mat.mes-hall
Terahertz plasmonic resonances in coplanar graphene nanoribbon structures
本文分析了共面石墨烯纳米带（GNR）结构在外加太赫兹信号下的等离激元振荡并计算了其阻抗，发现较低的GNR间电容可激发长GNR的太赫兹共振，该结构可应用于多种太赫兹器件。
2024-03-10 cond-mat.mes-hall
Photon-assisted shot noise in graphene in the Terahertz range
当受到电磁辐射时，穿过量子导体的电子电流的波动增加。这种额外的噪声，称为光子辅助的散粒噪声，产生于导体中电子-空穴对的产生和随后的分离。光子辅助的散粒噪声的物理特性已经在微波频率高达20 GHz的情况下得到了彻底的研究，其鲁棒性表明它可以扩展到太赫兹（THz）范围。在这里，我们提出的量子散粒噪声产生的石墨烯纳米粒子受到太赫兹辐射的测量。我们的研究结果表明，光子辅助的散粒噪声的签名，进一步表明，标志性的时间依赖的量子输运现象可以转置到太赫兹范围。
2016-06-13 cond-mat.mes-hall
Rectification and bolometric terahertz radiation detectors based on perforated graphene structures exhibiting plasmonic resonant response
提出基于穿孔石墨烯层的太赫兹探测器，利用整流和热载流子测热机制及等离激元振荡增强，在室温下实现高响应率和探测率。
2025-06-18 cond-mat.mes-hall
Graphene terahertz uncooled bolometers
我们提出了太赫兹（THz）非制冷测辐射热计的概念的基础上的n型和p型石墨烯层（GLS），构成的吸收区域，连接的阵列未掺杂的石墨烯纳米带（GNRs）。GL吸收太赫兹辐射，GNR阵列扮演势垒区的角色（导致nGL-GNR-pGL测辐射热计）。入射THz辐射在GL n-和p-区域中的吸收导致电子和空穴的有效温度以及它们的费米能量的变化，从而导致通过GNR的电流的变化。使用所提出的器件模型，我们计算了暗电流和测辐射热计的响应作为GNR能隙，施加电压和太赫兹频率的函数。我们表明，建议的测辐射热计可以超过热电子测辐射热计使用传统的半导体异质结构。
2012-09-30 cond-mat.mes-hall
Nonlinear Response of Bilayer Graphene at Terahertz Frequencies
为了计算本征双层石墨烯在太赫兹频率下的非线性响应，发展了一种基于长度规范的密度矩阵形式。采用紧束缚模型，我们发现，带间和带内动力学之间的相互作用导致强谐波产生在中等场振幅。具体地说，我们发现，在低温（10 K），未掺杂的悬浮双层石墨烯的反射场表现出的三次谐波振幅是30%的基本反射场的入射1太赫兹单周期脉冲与1.5 kV/cm的场振幅。更有趣的是，我们发现，随着入射辐射的中心频率的增加，三次谐波振幅也增加;达到最大值的53%的入射频率为2太赫兹和振幅为2.5千伏/厘米。
2016-08-16 cond-mat.mes-hall
Observation of terahertz-induced magnetooscillations in graphene
当高频辐射入射到经受垂直磁场的石墨烯上时，石墨烯通过允许最近的LL之间的跃迁来吸收入射光子，所述最近的LL遵循由角动量守恒规定的严格选择规则。在这里，我们展示了暴露于太赫兹（THz）辐射的高质量石墨烯器件的这种行为的定性偏差。我们证明了一个明显的太赫兹驱动的光响应的出现，表现出低场磁振荡的入射辐射的频率和准经典的回旋频率的比率。我们分析了所产生的光电压与辐射频率和载流子密度的修改，并表明所观察到的光响应与以前在GaAs基异质结构中观察到的微波诱导的电阻振荡有共同的起源，但在石墨烯中，它出现在更高的频率，并持续高于液氮温度。我们的观察扩展了石墨烯中辐射驱动现象的家族，并为新型光电子器件的开发提供了潜力。
2020-05-25 cond-mat.mes-hall
Hybrid Metal-Graphene Plasmons for Tunable Terahertz Technology
在其许多突出的特性中，石墨烯支持太赫兹表面等离子体波-与紧密定位在表面附近的电磁场连接的亚波长电荷密度振荡[1，2]。当这些波被限制在有限尺寸的石墨烯时，等离子体共振出现，其特征在于在石墨烯的相对边缘处交替电荷积累。这种结构的谐振频率取决于尺寸和表面电荷密度，并且可以通过施加栅极电压在整个太赫兹范围内进行电调谐[3，4]。然而，可调谐石墨烯THz等离子体激元的前景尚未实现，因为大多数提出的包括检测器、滤波器和调制器的光电子器件[5-10]期望吸收或透射的接近全部调制，并且需要与石墨烯的电接触-使用现有等离子体激元结构难以满足的约束。我们在这里报告了一类新的等离子体共振，发生在混合石墨烯-金属结构。亚波长金属触点形成用于积累电荷的电容网格，而窄交错石墨烯通道（至第一阶）用作可调谐电感介质，从而形成与入射太赫兹波谐振匹配的结构。我们通过实验证明了在现成的大面积石墨烯中接近理论最大值的共振吸收，这是太赫兹探测器和可调谐吸收器的理想选择。我们进一步预测，使用高迁移率石墨烯将允许谐振THz透射率接近100%，实现可调谐THz滤波器或调制器。该结构与入射的THz辐射强耦合，并且解决了如何将可调谐等离子体通道并入具有电接触的设备中的基本问题。
2015-07-10 cond-mat.mes-hall
Terahertz modulated optical sideband generation in graphene
石墨烯的光学非线性响应的探索主要依赖于超短时域测量。在这里，我们提出了一种替代技术，该技术使用频率调制的连续波前光场，从而探测石墨烯的稳态非线性响应。我们预测频率边带产生的反射场，起源于相干电子动力学的光激发载流子。用于最佳边带产生的输入强度的相应阈值提供了石墨烯中三阶光学非线性的直接测量。我们的配方产生的边带强度的解析形式，是适用于通用的两个波段的系统，并提出了一系列的应用，包括使用非线性相移和生成频率梳的频率边带的切换。
2019-03-04 cond-mat.mes-hall
Coulomb electron drag mechanism of terahertz plasma instability in n+-i-n-n+ graphene FETs with ballistic injection
我们预测了横向n+-i-n-n+$石墨烯场效应晶体管（G-FET）中由于等离子体不稳定性引起的太赫兹（THz）振荡的自激发。这种不稳定性与注入的弹道电子对栅控沟道中准平衡电子的库仑拖曳有关，导致放大的拖曳电子电流和注入电流之间的正反馈。当拖曳效应足够强时，等离子体激发出现。拖曳效率和等离子体频率由准平衡电子费米能量（即，其密度）。太赫兹等离子体振荡自激发的条件可以在室温下实现具有现实结构参数的G-FET中，使得潜在的基于G-FET的辐射源能够用于太赫兹应用。
2021-06-29 cond-mat.mes-hall
On-chip terahertz modulation and emission with integrated graphene junctions
超快信号的片上有效调制和控制在太赫兹（THz）通信中至关重要，也是实现亚衍射极限THz光谱的一条有前途的途径。二维（2D）材料可以为这些努力提供平台。我们探索这种潜力，将高质量的石墨烯pn结集成在两种类型的平面传输线电路中，以调制和发射皮秒脉冲。在共面带状线的几何形状，我们证明了95%的太赫兹信号传输的电调制。在Goubau波导的几何形状，我们实现了完整的门可调控制太赫兹光激发石墨烯结发射。这些研究为片上信号处理的发展提供了信息，并突出了2D材料在THz应用中的前景。
2020-04-05 cond-mat.mes-hall
Phase- and angle-sensitive terahertz hot-electron bolometric plasmonic detectors based on FETs with graphene channel and composite h-BN/black-P/h-BN gate layer
本文提出基于石墨烯沟道FET和黑磷或复合h-BN/黑磷/h-BN栅层的太赫兹测辐射热矢量探测器，利用源漏相位差调控等离子体共振，实现相位和角度敏感探测。
2023-10-15 cond-mat.mes-hall
Edge currents driven by terahertz radiation in graphene in quantum Hall regime
University of Regensburg（雷根斯堡大学）；Ioffe Insitute（约费研究所）
研究发现太赫兹激光照射量子反常霍尔 regime 中的无偏石墨烯会产生直接边缘电流，其成因是边缘电流的不平衡，由楚尔边缘通道中的间接跃迁驱动，电流方向由外部磁场极性决定，大小依赖辐射偏振。
2018-07-04 cond-mat.mes-hall
Resonant Terahertz Detection Using Graphene Plasmons
等离子体激元，电子系统的集体振荡，可以有效地耦合光和电流，因此可以用于创建亚波长光电探测器，辐射混合器和片上光谱仪。尽管付出了相当大的努力，但已经证明实现在太赫兹频率下操作的等离子体器件具有挑战性。能够满足这一挑战的材料是石墨烯，因为它支持长寿命的电可调等离子体。在这里，我们展示了等离子体辅助共振检测太赫兹辐射的天线耦合石墨烯晶体管，作为两个等离子体法布里-珀罗腔和整流元件。通过使用栅极电压改变等离子体速度，我们在多个谐振模式之间调谐我们的检测器，并利用此功能来测量双层石墨烯中的等离子体波长和寿命，以及探测其莫尔迷你带中的集体模式。我们的设备为进一步的等离子体研究提供了方便的工具，这些研究在非环境条件下（例如低温和强磁场）通常非常困难，并为各种光子应用提供了可行的途径。
2018-11-27 cond-mat.mes-hall
Photocurrent-based detection of Terahertz radiation in graphene
石墨烯是开发太赫兹（THz）辐射探测器的一种有前途的候选材料。Dyakonov和Shur的一种众所周知的检测方案利用了场效应晶体管（FET）中等离子体波的限制，由此响应于THz场生成直流光电压。该方案已经在石墨烯FET中进行了实验研究[L. Vicarelli等人，自然垫11，865（2012）]。在寻求具有更好的信噪比的器件时，我们从理论上研究了在石墨烯FET中产生直流光电流的等离子体波光电探测器。当入射辐射的频率与FET通道中等离子体波的基频的偶数倍相匹配时，整流电流的特征是符号的特殊变化。我们的设备的单位带宽的噪声等效功率被证明是远远小于Dyakonov-Shur检测器在一个宽的光谱范围。
2013-10-02 cond-mat.mes-hall
Twisted bilayer graphene as a terahertz plasmonic crystal
University of California San Diego（加州大学圣地亚哥分校）
研究最小扭角双层石墨烯作为太赫兹等离子体晶体的特性，通过网络模型计算其能带结构并模拟太赫兹成像实验。
2026-02-20 cond-mat.mes-hall
