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本文采用透射式太赫兹时域光谱技术研究0.3—2.5 THz范围内本征GaSe, S掺杂质量分数为2.5 % GaSe(GaSe: S(2.5%))和S掺杂质量分数为7% GaSe(GaSe: S(7%))晶体的电导率特性, 并利用Drude-Smith-Lorentz模型对复电导率进行拟合. 研究发现GaSe晶体的电导率实部随S掺杂浓度的增大而减小, 主要是由于S掺杂使GaSe晶体的费米能级逐渐向电荷中性能级转移, 载流子浓度下降引起的. 本征GaSe和GaSe: S(2.5%)在约0.56 THz处有明显的晶格振动峰, 而GaSe: S(7%) 在0.56 THz附近无晶格振动峰, 这主要是由于S掺杂提高了晶体的结构硬度, 减弱了晶体的层间刚性振动. 且3个样品均在约1.81 THz处存在明显的窄晶格振动峰, 强度随S掺杂浓度的增大先减小再增大, 主要是由于S掺杂降低了GaSe的局部结构缺陷, 减弱了窄晶格振动峰强度, 而过量的S掺杂生成β型GaS晶体, 进而增加晶体的局部结构缺陷, 窄晶格振动峰强度随之增强. GaSe晶体约在1.07 THz和2.28 THz处的宽晶格振动峰强度随S掺杂浓度的增大而减弱甚至消失, 主要是由于S掺杂产生替位杂质(S取代Se)和GaS间隙杂质, 降低了基频声子振动强度, 从而减弱了晶体二阶声子差模引起的晶格振动. 结果表明, S掺杂可以有效抑制GaSe晶体的晶格振动, 降低电导率, 减少在THz波段的功率损耗. 此研究为低损耗THz器件的设计和制作提供重要的数据支撑和理论依据.

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《太赫兹时域光谱技术研究S掺杂GaSe晶体的电导率特性》

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文件号：296108

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