"Terahertz and infrared spectroscopy of gated large-area graphene". L. Ren, Q. Zhang, J. Yao, Z. Sun, R. Kaneko, Z. Yan, S. Nanot, Z. Jin, I. Kawayama, M. Tonouchi, J. M. Tour, J. Kono. NANOLETTERS.
In press. DOI: 10.1021/nl301496r
We have fabricated a centimeter-size single-layer graphene device with a
gate electrode, which can modulate the transmission of terahertz and
infrared waves. Using time-domain terahertz spectroscopy and
Fourier-transform infrared spectroscopy in a wide frequency range
(10–10 000 cm–1), we measured the dynamic conductivity change
induced by electrical gating and thermal annealing. Both methods were
able to effectively tune the Fermi energy, EF, which in turn modified the Drude-like intraband absorption in the terahertz as well as the “2EF
onset” for interband absorption in the mid-infrared. These results not
only provide fundamental insight into the electromagnetic response of
Dirac fermions in graphene but also demonstrate the key functionalities
of large-area graphene devices that are desired for components in
terahertz and infrared optoelectronics.
Se ha fabricado un dispositivo hecho de capas sencillas de grafeno, con un tamaño del orden de centímetros, y con un electrodo de compuerta, el cual puede modular la transmisión de ondas en la región de los terahertz y del infrarrojo. Se midió el cambio en la conductividad dinámica inducida por la compuerta eléctrica y por tratamientos térmicos, utilizando espectroscopia temporal de terahertz y espectroscopia infrarroja de transformada de Fourier en un amplio intervalo de frecuencias (10–10 000 cm–1). Ambos métodos fueron capaces de sintonizar eficientemente la energía de Fermi, EF, la cual a su vez modificó la absorción intrabanda tipo Drude en la región de los terahertz, así como también el "2EF umbral” para la absorción interbanda en el mediano infrarrojo. Estos resultados no solamente proporcionan un entendimiento fundamental más profundo dentro de la respuesta electromagnética de los fermiones de Dirac en el grafeno, sino que demuestran las funcionalidades clave de los dispositivos de amplia área hechos de grafeno, que son deseables para componentes optoelectrónicos en las regiones de los terahertz y del infrarrojo.
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