電介質(zhì)基底上石墨烯瞬態(tài)光學響應的研究.pdf

1、石墨烯是單層碳原子組成的二維平面半導體材料。石墨烯近線性的能帶結(jié)構(gòu)使其具有寬譜帶光學性質(zhì)和高的載流子遷移率，這些優(yōu)越性質(zhì)使石墨烯在高速光子及光電子器件方面有著極大的應用價值。目前，石墨烯光電子器件的應用研究是一個熱點。石墨烯高速光電子器件的性能同石墨烯的瞬態(tài)光學響應相關(guān)，因此需要深入研究激發(fā)態(tài)石墨烯載流子的動力學過程，這對理解光與石墨烯作用的本質(zhì)是至關(guān)重要的。研究中，往往通過時間分辨泵浦-探測差分信號來監(jiān)測載流子的動力學過程。而分析這些

2、信號，需要計算基底上石墨烯的反射和透射信號。另一方面，為設(shè)計合適的高速光電子器件，需要掌握基底上石墨烯層對光的反射、透射和吸收。進而，滿足所設(shè)計器件性能的要求。所以，分析基底上石墨烯的瞬態(tài)光學響應是富有意義的。
　　目前的理論分析沒有考慮光源的時域相干性、基底厚度，以及測量構(gòu)型對結(jié)果的影響。為了更好地掌握石墨烯在超快光電子器件上的應用，需要分析基底上石墨烯的瞬態(tài)光學響應。本論文提出了一個計算基底上石墨烯瞬態(tài)光學響應的普適性理論，為

3、研究其他二維材料（如單層的二硫化鉬、六角氮化硼以及黑磷等）的瞬態(tài)光學響應提供了理論依據(jù)。本論文主要內(nèi)容如下：
　　1.對超短激光脈沖入射到基底上二維材料的情況，提出了計算超短激光脈沖反射、透射和吸收的多層結(jié)構(gòu)理論。理論中，我們考慮了探測光的時域相干性、入射角、偏振，以及多層結(jié)構(gòu)的層數(shù)、厚度等因素對結(jié)果的影響，為研究基底上二維材料的光學反射、透射和吸收提供了一種普適的理論框架。
　　2.討論了多層結(jié)構(gòu)理論在時間分辨泵浦-探測中