Содержание
Список сокращений ...................................................................................... 6
ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................... 7
Глава 1. Анализ современных тенденций в области разработки
источников и приемников импульсного терагерцевого излучения. ................ 17
1.1. Электромагнитное излучение терагерцевого диапазона частот и
его применение. ................................................................................................. 17
1.2. Сравнительный анализ распространенных источников и
приемников терагерцевого излучения. ........................................................... 19
1.2.1. Источники терагерцевого излучения. ..................................... 19
1.2.2. Приемники терагерцевого излучения. .................................... 23
1.3. Фотопроводящие антенны для генерации и детектирования
терагерцевого излучения. ................................................................................. 24
1.3.1. Устройство и физический принцип работы терагерцевых
фотопроводящих антенн. .............................................................................. 24
1.3.2. Современные тенденции в области разработки
фотопроводящих материалов. ...................................................................... 27
1.3.3. Конструкции электродов фотопроводящих антенн и их
влияние на параметры терагерцевого излучения. ..................................... 34
1.3.4. Фотопроводящие антенны с плазмонными
метаповерхностями. ...................................................................................... 37
1.4. Спинтронные терагерцевые эмиттеры........................................... 39
1.4.1. Физические основы генерации терагерцевого излучения в
спинтронных эмиттерах. .............................................................................. 39
1.4.2. Оптимизация эффективности оптико-терагерцевого
преобразования спинтронных эмиттеров. .................................................. 42
3
1.4.3. Управление амплитудой, частотой и поляризацией
терагерцевого излучения в спинтронных эмиттерах. ............................... 43
1.5. Выводы по Главе 1. .......................................................................... 47
Глава 2. Экспериментальные и теоретические методы исследования. . 50
2.1. Метод терагерцевой спектроскопии с временным разрешением.
............................................................................................................................. 50
2.1.1. Метод исследования фотопроводящих терагерцевых
детекторов. ..................................................................................................... 50
2.1.2. Метод исследования фотопроводящих генераторов на основе
кристаллов WSe2............................................................................................ 51
2.1.3. Метод исследования спинтронных терагерцевых эмиттеров.
......................................................................................................................... 52
2.2. Прочие методы структурного анализа образцов. ......................... 54
2.3. Анализ анизотропных зависимостей терагерцевого излучения,
генерируемого в результате оптического выпрямления. .............................. 55
2.4. Анализ поляризации терагерцевого излучения. ........................... 56
Глава 3. Исследование фотопроводящих детекторов на основе
сверхрешеток InGaAs / InAlAs. ............................................................................ 59
3.1. Метод изготовления экспериментальных образцов. .................... 59
3.1.1. Метод изготовления фотопроводящего материала. .............. 59
3.1.2. Метод изготовления электродов антенн. ................................ 60
3.2. Исследование темновых и световых вольт-амперных
характеристик антенн. ...................................................................................... 62
3.3. Исследование параметров регистрируемого детекторами
терагерцевого излучения. ................................................................................. 64
3.4. Выводы по Главе 3. .......................................................................... 67
4
Глава 4. Исследование параметров терагерцевого излучения,
генерируемого монослойным и объемным WSe2. ............................................. 69
4.1. Описание экспериментальных образцов кристаллитов WSe2,
методов их изготовления, структурных параметров. .................................... 69
4.1.1. Анализ структурных свойств монослойной пленки WSe2. .. 69
4.1.2. Метод роста и анализ структурных свойств объемного
кристалла WSe2. ............................................................................................. 70
4.2. Генерация терагерцевого излучения с поверхности монослойного
и объемного WSe2. ............................................................................................ 73
4.3. Анализ механизмов генерации терагерцевого излучения в
монослойном и объемном WSe2. ..................................................................... 75
4.4. Резонансное увеличение эффективности генерации терагерцевого
излучения в монослойном WSe2. ..................................................................... 80
4.5. Выводы по Главе 4. .......................................................................... 82
Глава 5. Исследование спинтронных терагерцевых эмиттеров на основе
структур Pt/Co, а также обменно-связанных структур с IrMn. ........................ 84
5.1. Описание образцов спинтронных терагерцевых эмиттеров и
методов их изготовления. ................................................................................. 84
5.2. Исследование эффективности генерации терагерцевого излучения
в классическом спинтронном эмиттере Pt/Co. ............................................... 85
5.3. Резонансное увеличение эффективности генерации терагерцевого
излучения в спинтронном эмиттере Pt/Co. ..................................................... 90
5.3.1. Модель спинтронного эмиттера с брэгговским зеркалом и
антиотражающим покрытием. ..................................................................... 90
5.3.2. Оптимизация конструкции брэгговских зеркал для
увеличения поглощения в структуре Pt/Co. ............................................... 91
5
5.3.3. Анализ оптического поглощения и отражения в структуре
Pt/Co с оптимизированным брэгговским зеркалом и антиотражающим
покрытием. ..................................................................................................... 94
5.4. Управление поляризацией терагерцевого излучения в структуре
Pt/Co. ................................................................................................................... 96
5.5. Управление характеристиками терагерцевого излучения,
генерируемого обменно-связанными структурами с IrMn. ........................ 101
5.6. Выводы по Главе 5. ........................................................................ 110
Заключение ................................................................................................ 112
Список литературы ................................................................................... 121
