李佳翰臺灣大學:工程科學及海洋工程學研究所陳偉豪Chen, Wei-HaoWei-HaoChen2010-07-142018-06-282010-07-142018-06-282009U0001-0108200900113000http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/188968由於兆赫波可以被激發出來，近年來，許多有關兆赫波之研究和重要應用也孕育而生。我們研究摻雜半導體波導結構對兆赫波電磁場增益之影響，使用電磁模擬針對不同結構做探討，並分析連續波和脈衝波之電磁場變化，設計具有強場增益之摻雜半導體的矽狹縫和矽狹縫鏈之結構，並探討其物理機制。未來可藉由製作和實驗量測本研究設計之元件，並應用至生物影像、顯微鏡、感應、偵測、保全和高速電路等等。After the terahertz wave generation was found, many research and important applications in terahertz waves have been published and proposed. We study the field enhancements in the waveguide structures by doped semiconductor material, and analyze their electromagnetic fields for different structures under the plane wavellumination or the short pulse. We design several doped silicon slots cavity and slot chains with large field enhancement, and describe their physical mechanism. Our designed structures can be investigated by the fabrication and experiment setup in the future, and used for the devices in the applications of bio-image, microscopy, sensor, detector, security, and high-speed electronics.中文摘要: : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : iiBSTRACT : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : iiiTATEMENT OF CONTRIBUTIONS : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : ivIST OF TABLES : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : viiIST OF FIGURES : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : viii Introduction : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 1.1 THz research and application : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 1.1.1 Radiation : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 2.1.2 Detection : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 2.1.3 Waveguide : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 2.1.4 Surface plasmon : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 3.1.5 Switch : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 3.1.6 Spectroscopy : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 4.2 Objectives : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 4.3 Thesis organization : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 5 Fundamental Concepts : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 6.1 Finite-di®erence time-domain method : : : : : : : : : : : : : : : : : : 6.2 Drude model : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 9.3 Simulation Conditions : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 11 Field enhancement in indium arsenide slot and hole cavities at terahertz fre-uencies : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 17.1 Verification finite-difference time-domain simulation results by comparing with finite element simulations for an InAs two-dimensional rectangular slot cavity under plane wave illumination : : : : : : : : : : : : : 18.2 InAs two-dimensional triangle and trapezoid slots under plane wave illumination : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 19.3 InAs three-dimensional square holes and rectangular slots under plane wave illumination : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 20.4 THz pulse radiated to InAs slot cavity in time domain : : : : : : : : 20.5 Summary : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 22 Field enhancement in doped silicon slot cavities at terahertz frequencies : : 36.1 Two-dimensional doped silicon rectangular slot cavity under TM polarization plane wave illumination : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 36.2 Two-dimensional doped silicon rectangular slot cavity bonded with a LiNbO3 layer under TM polarization plane wave illumination : : : : : 37.3 Two-dimensional doped silicon rectangular slot cavity bonded with a LiNbO3 layer in cosideration of a TM polarization current point source in LiNbO3 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 38.4 Summary : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 39 Field guiding properties in doped silicon slot chains at terahertz frequencies 57.1 Two-dimensional doped silicon rectangular slot chains bonded with a LiNbO3 layer under TM polarization plane wave illumination : : : : : 57.2 Guiding properties in the LiNbO3 layer bonded with the doped silicon slab in consideration of a TM polarization current point source in LiNbO3 58.3 Guiding properties in the LiNbO3 layer bonded with the doped silicon slot chains in consideration of a TM polarization current point source in LiNbO3 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 58.4 Summary : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 59 Conclusions and Future Work : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 76 Fabrication Procedures for Doped Silicon Slot Cavities and Chain Waveguide : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 79IST OF REFERENCES : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 85ITA : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 8911995562 bytesapplication/pdfen-US兆赫波共振腔砷化銦矽場增益teraherzcavityDrude modelindium arsenidesiliconfield enhancementthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/188968/1/ntu-98-R96525021-1.pdf