Collaborative Research: Graphene-Based THz Photodetectors

合作研究:基于石墨烯的太赫兹光电探测器

基本信息

  • 批准号:
    0926056
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 21万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2009
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2009-09-01 至 2013-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

"This award is funded under the American Recovery and Reinvestment Act of 2009 (Public Law 111-5)"The objective of this research is to fill the technological "gap" at the THz spectral region, by developing the first generation of THz graphene-based photodetectors with exceptional sensitivity, dynamic range, response rate and non-cryogenic operating temperatures. The approach is based on monitoring conductance change induced by THz radiation in graphene in quantum Hall states, and/or in double quantum dot single electron transistors. Intellectual MeritThis research exploits graphene's exceptional electronic mobility, long ballistic length and unique relativistic band structure, which could enable new detectors of THz radiation. Graphene THz detectors will be explored as functions of bias, device geometry, temperature, charge carrier density and magnetic field, for evaluation of crucial device parameters such as operating temperatures, selectivity, tunability, sensitivity, and noise levels. The long-term goal of this research is the development of THz imaging systems at non-cryogenic temperatures.Broader ImpactSuccessful implementation of this research program will provide significant advancement to fill the technology "gap" at the THz region, which has vast application potential ranging from semiconductor industry, biomedical research, space exploration to tools for study of fundamental processes in materials. The program also provides an ideal platform to integrate physics education and outreach with research efforts, by involving high school, undergraduate and graduate students, by encouraging participation of women and underrepresented minority students, and by outreach to local communities with ethnically diverse populations.
“该奖项是根据2009年美国复苏和再投资法案(公法111-5)资助的”这项研究的目标是填补太赫兹光谱区域的技术“空白”,通过开发第一代太赫兹石墨烯光电探测器,具有卓越的灵敏度,动态范围,响应速度和非低温工作温度。该方法是基于监测太赫兹辐射在量子霍尔态的石墨烯中引起的电导变化,和/或在双量子点单电子晶体管中。这项研究利用了石墨烯特殊的电子迁移率,长弹道长度和独特的相对论能带结构,这可能使新的太赫兹辐射探测器成为可能。石墨烯THz探测器将被探索为偏置,设备几何形状,温度,电荷载流子密度和磁场的函数,用于评估关键设备参数,如操作温度,选择性,可调谐性,灵敏度和噪声水平。本研究的长期目标是开发非低温下的THz成像系统。更广泛的影响本研究计划的成功实施将为填补THz领域的技术“空白”提供重大进展,该领域具有广阔的应用潜力,从半导体工业,生物医学研究,空间探索到材料基本过程研究工具。该计划还提供了一个理想的平台,将物理学教育和推广与研究工作相结合,涉及高中,本科和研究生,鼓励妇女和代表性不足的少数民族学生的参与,并通过推广到当地社区与种族多样化的人口。

项目成果

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  • 资助金额:
    $ 21万
  • 项目类别:
    Standard Grant
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