Асимметричные полевые транзисторы на основе графена и углеродных нанотрубок для получения поляризационно-чувствительного детектирования терагерцового излучения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Матюшкин Яков Евгеньевич

• Матюшкин Яков Евгеньевич
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Матюшкин Яков Евгеньевич

Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1 Основные свойства графена и углеродных нанотрубок

1.1.1 Зонная структура графена и углеродных нанотрубок

1.1.2 Транспортные свойства графена

1.1.3 Транспортные свойства углеродных нанотрубок

1.2 Физические механизмы детектирования терагерцового излучения в устройствах на основе графена и углеродных нанотрубок

1.2.1 Фотовольтаический

1.2.2 Фототермоэлектрический

1.2.3 Болометрический

1.2.4 Дьяконова-Шура

1.3 Поляризационно-чувствительные детекторы излучения терагерцовго диапазона работающие при комнатной температуре: подходы и применения

1.4 Выбор объекта исследования и постановка задач на основе проведенного обзора литературы

Глава 2. Изготовление и характеризация экспериментальных

образцов

2.1 Принципиальное описание исследуемых образцов

2.2 Получение графена

2.3 Синтез углеродных нанотрубок

2.4 Изготовление полевых транзисторов на основе графена

2.5 Изготовление полевых транзисторов на основе одиночных

углеродных нанотрубок

2.5.1 Электронная микроскопия углеродных нанотрубок

2.5.2 Изготовление полевых транзисторов на основе одиночных углеродных нанотрубок с геометрической асимметрией

2.5.3 Изготовление полевых транзисторов на основе одиночных углеродных нанотрубок с контактной асимметрией

2.5.4 Атомно-силовая микроскопия углеродных нанотрубок

2.6 Электрическая характеризация устройств

2.7 Выводы к главе

Глава 3. Полевые транзисторы с геометрической асимметрией на основе СУВ-графена как плазмонные интерферометры для

поляризационно-чувствительного детектирования терагерцового излучения

3.1 Описание и характеризация устройств

3.2 Описание эксперимента

3.3 Экспериментальные результаты

3.4 Теоретическое описание результатов

3.5 Выводы к главе

Глава 4. Полевые транзисторы с геометрической асимметрией на основе одиночных нанотрубок для поляризационно-чувствительного детектирования терагерцового излучения

4.1 Описание образцов

4.2 Экспериментальные результаты

4.3 Теоретическая модель

4.4 Обсуждение экспериментальных и теоретических результатов

4.5 Выводы к главе

Глава 5. Полевые транзисторы с контактной асимметрией на

основе одиночных нанотрубок

5.1 Проблемы туннельной спектроскопии углеродных нанотрубок

5.2 Описание устройств

5.3 Экспериментальные результаты

5.4 Выводы к главе

Заключение

Список сокращений

Словарь терминов

Список литературы

Приложение А. Синхронное детектирование ТГц излучения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Асимметричные полевые транзисторы на основе графена и углеродных нанотрубок для получения поляризационно-чувствительного детектирования терагерцового излучения»

Введение

Излучение терагерцового, или, как его ещё называют, субмиллиметрового диапазона занимает в электромагнитном спектре область между инфракрасными и радио волнами (рис. 1). Терагерцовыми называют волны, лежащие в промежутке: 0.03 - 3 мм (0.1 - 10 ТГц). Эта область спектра приковывает к себе пристальное внимание ученых в последние несколько десятилетий [1]. Излучение терагерцового диапазона обладает рядом свойств, которые делают его очень привлекательным для прикладных применений. Энергия терагерцового кванта лежит в диапазоне: 0.4 - 40 мэВ, что соответствует вращательным и колебательным дипольным межуровневым переходам многих органических и неорганических молекул (Н20, 02, СО) [2], длинноволновым колебаниям решеток ионных и молекулярных кристаллов, колебательным модам длинных молекул (полимеров и биополимеров: белков, ДНК, РНК [3; 4]). Такое разнообразие терагерцовых «отпечатков пальцев» в спектрах различных веществ и химических соединений привело к развитию терагерцовой спектроскопии с временным разрешением (time-domain terahertz spectroscopy). Этот метод основанный на генерации и детектировании когерентного терагерцового излучения с помощью импульсов одного и того же лазера, позволяет изучать структуру и состав различных химических соединений и применяется при производстве лекарств [5], научных лабораториях [6] и в пищевой промышленности (например, для изучения распределения воды в хозяйственных растениях или обнаружения неметаллических загрязнений в пищевых продуктах [7]).

Рисунок 1 — Место терагерцового излучения в спектре электромагнитных

волн.

Терагерцовое излучение, из-за низкой энергии квантов, является неиони-зирующим и легко проходит сквозь большинство диэлектриков (дерево, пластик, керамика, бумага, ткань), при этом оно отражается от проводящих мате-

риалов и сильно поглощается водой. Этот набор свойств делает терагерцовое излучение перспективным для задач сканирования объектов и систем построения изображений. Субмиллиметровые сканеры уже применяются в аэропортах для поиска спрятанных металлических предметов под одеждой пассажиров и в багаже [8; 9], а спектрометры с временным разрешением могут применяться для поиска опасных взрывчатых веществ в жидкостях [7]. Также сканирующие ТГц-спектрометры могут применяться на производственных линиях для контроля качества полимерных композитов и поиска скрытых дефектов пластиковых сварных швов [7], или обнаружения поддельной продукции, например, поддельных электронных компонентов [10]. Терагерцовое излучение позволяет проводить безопасные для человеческого здоровья исследования верхних слоев тела (кожи, сосудов, мышц) на глубину в несколько сантиметров [11; 12].

Терагерцовая эллипсометрия позволяет определять, как низкие (1015 см-3) [13], так и высокие (более 1020 см-3) концентрации свободных носителей заряда в полупроводниках. Большой прогресс наблюдается в разработке систем терагерцовой голографии и построения изображений: применение ме-таповерхностей с ячейками, чувствительными к хиральности излучения, дает возможность одновременно управлять амплитудой и фазой излучения при модулировании поляризации и частоты [14; 15].

Многие астрономические объекты излучают в ТГц-диапазоне. Кроме того, спектр реликтового излучения соответствует спектру излучения абсолютно чёрного тела с температурой 2.725 К, а его максимум приходится на частоту 160.4 ГГц. Благодаря этому факту, терагерцовые детекторы применяются для исследований космоса уже не первое десятилетие [16; 17]. Например, сверхпроводящие болометры на основе NbN применяются на радиотелескопе APEX в горах Чили [18] и в Антарктике [19]. Малошумящие терагерцовые смесители использовались на космической обсерватории Гершеля [20]. Крупный международный проект, космическая обсерватория Спектр-М (Миллиметрон), запуск которой планируется после 2025 года, также планирует использовать терагерцовые детекторы для задач радиоастрономии [21].

Объем информации, созданной, собранной, скопированной и потребленной по всему миру в 2010 году составлял 2 Збайта, в 2021 - 79 Збайт. В 2025 году ожидается - 181 Збайт (URL: [22]). Беспрецедентный рост объемов информации, с одной стороны, обусловлен экстремально быстрым развитием технологий по

хранению и передаче информации, с другой стороны такой бурный рост сам ускоряет развитие технологий. Развитие связи и телекоммуникаций, главным образом, ориентированно на повышение пропускной способности и скорости передачи информации. Для этого постоянно разрабатываются новые стандарты передачи данных. Каждый новый стандарт работает на более высоких частотах, что позволяет обеспечивать более высокую скорость, однако, за это приходится платить более сильными потерями на поглощение в среде, и как следствие, более плотной упаковкой базовых станций связи. Так, рабочие частоты самого распространенного на сегодня стандарта 40 не превышают 2.5 ГГц и скорость передачи данных до 1 Гбит/с. Стандарт 50 работает на частотах до 100 ГГц и обеспечивает скорость до 5 ГБит/с. Внедрение стандарта 60 ожидается к 2030 году, рабочие частоты стандарта будут выше 100 ГГц (при скорость передачи данных порядка 1 ТБит/сек) и попадают в ТГц-диапазон [23]. Соответственно, разработка эффективных передатчиков, приемников и сопутствующего телекоммуникационного оборудования в этом диапазоне является очень актуальной задачей [24].

Несмотря на большие успехи в развитии терагерцовой науки и техники: появление первого ТГц квантово-каскадного лазера в 2002 году [25], лазера на свободных электронах в 2003 [26] разработке большого количества ТГц приборов и элементов [1], ТГц-техника пока что не получила по-настоящему широкого распространения. Существующие источники излучения являются либо очень громоздкими, либо требуют охлаждения до температуры в несколько кельвин. Высокая чувствительность детектирования излучения также обеспечивается только при температурах жидкого гелия. Производство элементов ТГц-техники является дорогим и сложным процессом, поэтому существующие коммерческие системы спектроскопии, детектирования и построения изображений также являются дорогими и достаточно громоздкими. Вышеперечисленные причины формируют у научно-технического сообщества высокую потребность в исследованиях, направленных на разработку более компактных и эффективных приборов ТГц-техники, способных функционировать при комнатных температурах. Одним из перспективных путей для создания таких приборов является использование новых материалов пониженной размерности [27; 28].

В последние два-три десятилетия наблюдается взрывной рост интереса к новым наноматериалам и различным структурам пониженных размерностей,

таким как: квантовые точки [29] и фуллерены [30] (0Э), нанопроволоки [31] и нанотрубки [32] (Ш) , графен [33; 34] и графеноподобные материалы [35] (2Э). С одной стороны, этот интерес связан, с уникальными физическими свойствами таких материалов, продиктованными, как правило, размерным квантованием. С другой стороны, с большим прогрессом в технологиях получения этих материалов и развитием высокоточных методов микроскопии и спектроскопии, которые позволяют изучать структуру и свойства наноразмерных объектов практически на атомарном уровне. Уникальные свойства материалов пониженной размерности делают их привлекательными, в том числе и для разработки терагерцовых устройств: характерные энергии их межзонных переходов лежат в ТГц области. В частности, перспективным является использование графена и углеродных нанотрубок для создания чувствительных, быстрых, ма-лошумящих и широкополосных детекторов терагерцовго излучения, что было продемонстрировано в целом ряде работ. Детекторы терагерцового излучения на основе графена и углеродных нанотрубок могут создаваться с использованием различных физических принципов и механизмов детектирования излучения: фотовольтаический, болометрический, термоэлектрический, выпрямление на барьере, резистивное самосмешивание [27; 36]. Существует ещё один механизм, так называемое выпрямление Дьяконова-Шура. Этот механизм основан на том, что падающее на детектор электромагнитное излучение сжимается в ультрокороткие плазменные волны, которые затем выпрямляются на нелинейности в канале устройства. Этот механизм может быть реализован в любых системах с 2ЭЕС (двумерным электронным газом) и был изучен в целой серии работ как теоретически [37; 38], так и экспериментально [39—42]. Он является очень перспективным, так как обеспечивает высокую эффективность преобразования падающей на детектор электромагнитной энергии в полезный сигнал и позволяет осуществлять детектирование в резонансом режиме. Функционирование детекторов, исследуемых в настоящей работе, описывается при помощи некоторого расширения гидродинамической модели Дьяконова-Шура [43].

Несмотря на большое количество исследований, посвященных взаимодействию терагерцового излучения с детекторами на основе графена и углеродных нанотрубок, зависимость механизмов детектирования от направления и типа поляризации излучения практически не изучалась. За исключением пары работ [44; 45], где изучалась зависимость фотоотклика от различной ориентации

линейной поляризации излучения относительно ТГц-антенн. Взаимодействие двумерного электронного газа с излучением эллиптической и круговой поляризацией изучалось в работе [46] и показало довольно нетривиальный результат: наблюдался циркулярный эффект - в зависимости от направления круговой поляризации изменялся знак постоянного фотонапряжения. Однако, внятного теоретического объяснения этого эффекта авторам дать не удалось. После чего, была предложена теоретическая концепция детектора, которых чувствителен к различным направлениям круговой и эллиптической поляризации [43]. В этой работе предполагается, что в качестве чувствительной части детектора должен выступать двумерный электронный газ. Однако, до настоящего момента таких детекторов на практике реализовано не было.

Суммируя все вышеизложенное, развитие терагерцовых технологий является одной из передовых задач, стоящих перед современной наукой. Одним из перспективных направлений в развитии терагерцовой техники, является применение для разработки терагерцовых приборов наноматериалов и структур пониженной размерности. В частности, терагерцовые полевые транзисторы (ТегаРЕТ) на основе графена и углеродных нанотрубок уже хорошо показали себя как чувствительные, быстрые, и малошумящие детекторы терагерцового диапазона. Однако, к настоящему моменту не существует терагерцовых детекторов на основе наноуглеродных материалов чувствительных к поляризации и фазе падающего излучения. Такие детекторы могут быть чрезвычайно полезны в различных прикладных технологиях, которые обсуждались выше: терагерцо-вой спектроскопии, эллипсометрии и голографии; системах телекоммуникации, безопасности, построения изображений и так далее.

Актуальным является создание и экспериментальное исследование терагерцовых детекторов на основе графена и углеродных нанотрубок для поляри-зационно-чувствительного детектирования ТГц-излучения.

Цель работы: исследование возможностей создания ассиметричных полевых транзисторов на основе графена и углеродных нанотрубок. Изучение физических механизмов поляризационно-чувствительного фотоотклика, возникающего в таких структурах под действием терагерцового излучения.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Изготовить несколько партий полевых транзисторов разной геометрии и конфигурации на основе графена и углеродных нанотрубок.

2. Экспериментально исследовать взаимодействие терагерцового излучения круговой поляризации с асимметричными полевыми транзисторами на основе графена и углеродных нанотрубок.

3. Экспериментально подтвердить, что сигнал постоянного напряжения, возникающий в устройствах, под действием терагерцового излучения имеет разную величину для правой и левой круговой поляризации при различных температурах и частотах излучения.

4. Исследовать транспорт электронов при низких температурах в транзисторах с контактной асимметрией.

5. Экспериментально продемонстрировать, что туннельный контакт можно использовать для спектроскопии одночастичных состояний и измерения ширины запрещенной зоны в углеродных нанотрубках.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. В результате выпрямления терагерцового излучения в канале полевого транзистора с асимметричной геометрией наблюдается сигнал постоянного напряжения, который отличается по величине как минимум в два раза для правой и левой круговой поляризации.

2. Измерение проводимости от напряжения на затворе в полевом транзисторе с асимметричной геометрией демонстрирует минимум, соответствующий точке электронейтральности графена и позволяет утверждать, что длина затухания плазмона Ь* составляет 100 нм в графене и 200 нм в углеродной нанотрубке и сопоставима с длиной канала транзистора Ь = 1 мкм, что является необходимым условием интерференции.

3. Измерение туннельного тока, в зависимости от приложенного напряжения в устройствах с контактной асимметрией позволяет восстановить электронный спектр одночастичных состояний одиночной углеродной нанотрубки и определить её ширину запрещенной зоны.

4. Магнитное поле, приложенное вдоль оси одиночной углеродной нано-трубки в полевом транзисторе с туннельным контактом, вызывает расщепление пиков плотности состояний в её электронном спектре. Это происходит благодаря снятию долинного вырождения под действием магнитного поля. Величина расщепления составляет 2.5 мВ/Тл.

Научная новизна:

1. В работе впервые экспериментально наблюдалась интерференция плазменных волн в канале полевого транзистора с геометрической асимметрией на основе графена и одиночной углеродной нанотрубки.

2. Впервые было экспериментально показано, что туннельный контакт может быть использован для спектроскопии одночастичных состояний и определения ширины запрещённой зоны одиночных углеродных нано-трубок.

3. Было экспериментально продемонстрировано расщепление пиков плотности состояний одиночной углеродной нанотрубки в магнитном поле.

Научная и практическая значимость

1. Разработаны технологические маршруты изготовления устройств для детектирования терагерцового излучения различной поляризации.

2. Полученные результаты могут быть использованы для разработки детекторов терагерцового излучения нового типа чувствительных к поляризации.

3. Продемонстрированный эффект интерференции плазменных волн может быть использован для разработки ТГц-спектрометра на чипе.

4. Предложена технология изготовления туннельного контакта к одиночным нанотрубкам.

5. Впервые экспериментально наблюдалась интерференция плазменных волн в двумерном электронном газе в полевом транзисторе на основе графена.

6. Полученные в работе результаты экспериментально подтверждают разработанную ранее модель гидродинамического транспорта носителей заряда в устройствах такой конфигурации.

7. Впервые экспериментально наблюдалось расщепление пика плотности состояний углеродной нанотрубки в магнитном поле.

Степень достоверности полученных результатов обеспечивается выбором методологии проведения исследований принятой в данной области. Результаты находятся в соответствии с результатами, полученными другими авторами.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на международных конференциях:

1. GDR-I Graphene & Co 2018, Сет, Франция, 15-19 октября, 2018

2. III International Workshop on Electromagnetic Properties of Novel Materials 2018, Москва, Россия, 18-20 декабря, 2018

3. Saint Petersburg OPEN 2018, Санкт-Петербург, Россия, 2-5 апреля 2018

4. 14th International Conference Advanced Carbon NanoStructures, Санкт-Петербург, Россия, 1-5 июля 2019

5. Virtual Bilateral Conference on Functional Materials (BiC-FM), онлайн, октябрь 8-9, 2020

6. GRAPHENE2020, онлайн, октябрь 19-23, 2020

7. VIRTUAL GRAPHENE2021, онлайн, ноябрь 2-5, 2021

Личный вклад. Автор самостоятельно проводил все технологические операции по изготовлению экспериментальных образцов и их характеризацию. Автор принимал активное участие в разработке экспериментальных стендов, а также самостоятельно проводил все измерения и занимался обработкой их результатов.

Публикации. Основные результаты по теме диссертации изложены в 5 печатных изданиях, входящих в международные базы цитирования Scopus и WoS:

1. Bogdanova, A.R., Krasnikov, D.V., Khabushev, E.M., Ramirez B, J.A., Matyushkin, Y.E. and Nasibulin, A.G. / Role of Hydrogen in Ethylene-Based Synthesis of Single-Walled Carbon Nanotubes // Nanomaterials. (Q1) - 2023. - Т.13. - №.9. - С.1504.

2. Matyushkin, Y., Moskotin, M., Rogov, Y., Kuntsevich, A., Goltsman, G. and Fedorov, G. / Single-particle states spectroscopy in individual carbon nanotubes with an aid of tunneling contacts //Applied Physics Letters. (Q1) - 2022. - Т.120. - №.8. - С. 083104.

3. Matyushkin, Y., Danilov, S., Moskotin, M., Fedorov, G., Bochin, A., Gorbenko, I., Kachorovskii, V. and Ganichev, S. / Carbon nanotubes for polarization sensitive terahertz plasmonic interferometry //Optics Express. (Q1) - 2021. - Т. 29. - №. 23. - С. 37189-37199.

4. Shabanov, A., Moskotin, M., Belosevich, V., Matyushkin, Y., Rybin, M., Fedorov, G. and Svintsov, D. / Optimal asymmetry of transistor-based terahertz detectors //Applied Physics Letters. (Q1)- 2021. - Т. 119. - №. 16. - С. 163505.

5. Matyushkin, Y., Danilov, S., Moskotin, M., Belosevich, V., Kaurova, N., Rybin, M., Obraztsova, E.D., Fedorov, G., Gorbenko, I., Kachorovskii, V. and Ganichev, S. / Helicity-Sensitive Plasmonic Terahertz Interferometer //Nano Letters. (Q1) - 2020. - Т. 20. - №. 10. - С. 7296-7303. Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и одного приложения. Полный объём диссертации составляет 150 страниц с 60 рисунками и 0 таблиц. Список литературы содержит 192 наименования.

Глава 1. Обзор литературы

1.1 Основные свойства графена и углеродных нанотрубок

Данный раздел посвящен описанию зонной структуры, транспортных и оптических свойств графена и углеродных нанотрубок. Зонная структура описывается в приближении сильно-связанных электронов.

1.1.1 Зонная структура графена и углеродных нанотрубок

Зоннная структура графена и углеродных нанотрубок будет рассчитана в так называемом приближении сильной связи. В рамках этого приближения полный гамильтониан системы заменяется гамильтонианом отдельного атома, сосредоточенного в каждом узле кристаллической решетки (КР). Собственные функции гамильтониана отдельного атома Hat - атомные орбитали являются малыми на расстояниях, превышающих постоянную решетки а0. Таким образом, получается, что в рамках этой модели, на отдельный электрон, который находится где угодно в двумерном гексагональном кристалле действуют потенциалы только трех ближайших к нему атомов.

Кристаллическая решетка графена представляет собой плоскость состоящую из правильных шестиугольников, в вершинах которых находятся атомы углерода (см. рис.1.1(а)). Элементарная ячейчка включает в себя два атома 1 и 2, каждый из которых относится к соответствующей подрешетке. Углерод имеет четыре валентных электрона, из которых три используются для образования sp2 связей. Расчёт зонной структуры связан с четвёртым валентным электроном, не задействованным в образовании sp2 связей. Это так называемая, ж-связь (рис. 1.1 (b)). В терминах атомных орбиталей этот четвёртый электрон находится на pz орбитали. На одну элементарную ячейку приходится два таких электрона. Следовательно, будет две ^-орбитали (п и п*). Векторы решётки Бравэ на (см. рис.1.1(а)) могут быть записаны в виде:

а'х — йо

а 2 — ао

(#2)-(-£2)

(1.1)

в системе координат ХУ, где а0 - это расстояние между ближайшими соседними атомами углерода, а0 — 0.142 нм. Атомные-орбитали рг ориентированы перпендикулярно плоскости графена и вращательно симметричны относительно поворотов вокруг оси z (рис.1.1(Ь)).

Рисунок 1.1 — (а) Кристаллическая решётка графена. Атомы углерода расположены в вершинах шестиугольников, а линии соответствуют йр2-орбиталям. Векторы трансляции обозначены как ах, а2. Элементарная ячейка графена содержит два атома углерода, каждый из которых относится к соответствующей подрешетке 1 и 2. (Ь) а- и ^-связи в графене. Сигма-связи возникают в результате перекрывания гибридных йр2-орбиталей, тогда как ^-связи возникают в результате туннелирования между выступающими

рг-орбиталями.

Можно записать волновую функцию электрона в бесконечной кристаллической решетке в виде функции Блоха:

— Е ^ ^ - ^)

(1.2)

где С - обозначает множество векторов КР. Такое представление также называется функцией Ванье: ) - это атомные волновые функции или рг атомные орбитали. На одну элементарную ячейку приходится две такие орби-тали. Тогда, обозначим эти функции, как где индексы относятся к соот-

ветствующим атомам углерода. Приближение сильной связи предполагает, что атомные волновые функции сильно локализованы относительно положени атома. Поэтому, функцию можно выразить как линейную комбинацию функций

) (1.3)

п

Теперь, рассмотрим гамильтониан электрона в атомном потенциале всех атомов углерода:

-р 2т

н = 2- + I^1 - 1 - 1) + -1 -1)] (1.4)

— еС

где, —1,2 задают положение двух атомов углерода в элементарной ячейке (рис.1.1(а)).

Запишем стационарное уравнение Шрёдингера для при гамильтониане

(1.4):

Н^ = ЕШ + [^(КД1 - 1 - 1) + КД1 - 1 - 1))Ь (1.5) 1=o

где Ег - это собственные значения (СЗ) pz. Обозначим второе слагаемое в уравнении (1.5), как AU1iß1. Это слагаемое является малым, потому что Аиг -малое в окрестности атома 1, а мало везде кроме окрестности атома 1. Вводя такое обозначение, мы получаем следующие два уравнения:

Н^1,2 = ^1,2^1,2 + Д^1,2^1,2 (1.6)

Учтём, что Е1 = Е2 , и мы можем взять за нуль отсчёта энергии любое значение. Выберем Е12 = 0 , тогда:

Н^1,2 = Д^1,2^1,2

(1.7)

Теперь, необходимо решить уравнение Шрёдингера вида:

Нф^ — Е Щ (1.8)

Поскольку существует два параметра Ь\ и Ь2, для решения этой задачи на собственные значения понадобится два уравнения. Они просто задаются проецированием ^ на два состояния и (домножим, ур-е Шрёдингера слева на и ф2 и проинтегрируем по всем значениям 1, в результате, с учётом (1.7) получим:

Е (^ — (1.9)

Рассчитаем термы ] — 1-2. Предположим, что должны учитывать-

ся только интегралы перекрытия ближайших соседей. Например, / и

/ )р2(!& — 1 не равны нулю (см. рис. 1.1а). Т.о. получим два уравнения:

— Ьх + &2 У ^М1 • (1 + е-^11 + е-112) -

— Ьх + ^ ^М1 • (1 + ег11 1 + ег112) (1.10)

Обозначим интеграл перекрытия волновых функций вещественным чис-

70 — У йМ1 е1 (1.11)

На следующем шаге, необходимо рассчитать (^Д^^). Снова будем учитывать только интегралы перекрытия ближайших соседей. Будем использовать следующее обозначение:

Ъ — J ^{Ди^1 — J ^2Д^М1 е 1 (1.12)

Два интеграла равны, потому что перестановка индексов не должна иметь значения в силу симметрии. Таким образом, мы приходим к следующим двум уравнениям:

лом:

Ы^и^) = Ь2 71(1 + е---1 + е-- -2),

( = 6171(1 + е'- -1 + 2) (1.13)

Пусть:

а(—) = (1 + -1 + 2) (1.14)

Подставим в уравнение (1.9) формулы (1.10) и (1.13), тогда окончательно задача на собственные значения гамильтониана принимает вид:

( Е (р) а(ЪЕ (р) - 71Л / бЛ = / 0 \ (115)

7сЕ (р) -71) Е (р) )\Ь2) \0 ) (.)

При 70 = 0 и 71 = 0 уравнение (1.15) имеет тривиальное решение: Е( к ). Дисперсионное соотношение Е( к ) получается из уравнения (1.15) стандартным путём, приравнивания нулю детерминанта, в приближении малого 0:

Е (р ) = ±71И-)| (1.16)

Подставим а.(к ) из уравнения (1.14) в уравнение (1.16) и получим:

Е(—) = ±7^3 + 2соз(1к ~аа 1) + 2соз(1к ~аа 2) + 2соз(—(—2 - ~аа 1)) (1.17)

Если раскрыть скалярные произведения, то можно получить выражение для закона дисперсии, записаное через компоненты вектора в координатах ХУ:

Е(кх, ку) = ±71

\

3 + 2со в

СО8 + 4со^ ,

(1.18)

где а = л/3а0 - постоянная решетки.

Уравнения (1.17) и (1.18) описывают закон дисперсии носителей заряда в графене в приближении сильной связи.

Рисунок 1.2 — Зонная структура графена в приближении сильной связи, рассчитана по формуле (1.18. (а) - 2Э; (Ь) - 3Э.

Теперь, получим зонную структуру одностенной углеродной нанотрубки произвольной хиральности, в приближении сильной связи. Введем вектор хи-ральности углеродной нанотрубки:

1 = п • ~сь 1 + т • ~сь (1.19)

где (п,т) - так называемые индексы хиральности углеродной нанотрубки. Разложим волновой вектор 1 носителя заряда в трубке на две компоненты: 1 у - компоненту параллельную оси трубки, и 1 ± - компоненту перпендикулярную оси трубки:

1 = ¿у"1 у + ¿I"1 ±,1 ± = щ (1.20)

На вектор хиральности 1, т.е. на длинну окружности трубки, накладываются граничные условия, из-за чего возникает квантование поперечной компоненты волнового вектора 1 ±. Воспользуемся тем, что волновая функция вблизи окрестности 1 - точки представима в виде функции Блоха, получим, что разрешённые значения ^ могут быть записаны в виде:

т—п

6±,р = 2ж • 3^ РМ = 11 (1.21)

Здесь, р Е Z, а d - диаметр трубки. Воспользуемся полученным результатом и известным дисперсионным соотношением для кресельной трубки (п,п):

Рисунок 1.3 — Схематическое изображение вектора хиральности одностенной

УНТ.

Е ) = ± ^^1 [], чтобы получить приближенную зонную структуру одностенной углеродной нанотрубки:

!-. п ч , ^р \(т — п \2

Е(А:»)=•у{-—-+р) +Ш

(1.22)

Если (п—т) € 3 2, то трубка - металлическая. Ширина запрещенной зоны полупроводниковой трубки обратно пропорциональна диамтеру и равна:

Е = 2 НУр Е = 3^

(1.23)

Таким образом, зависимость плотности состояний углеродной нанотрубки от энергии определяется зонной структурой и, следовательно, хиральностью УНТ. Прямое экспериментальное измерение плотности состояний УНТ позволяет определить спектр носителей заряда и ширину запрещённой зоны, что может быть крайне полезно для прикладного использования трубок. Глава 5 настоящей диссертации, посвящена описанию новой технологии создания туннельного контакта к углеродной нанотрубке, и экспериментальной методике по-

1'

Рисунок 1.4 — Закон дисперсии - слева, и плотность состояний - справа, для (а) - металлической и (Ь) - полупроводниковой углеродной нанотрубки.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Матюшкин Яков Евгеньевич, 2023 год

Список литературы

1. The 2017 terahertz science and technology roadmap / S. S. Dhillon [и др.] // Journal of Physics D: Applied Physics. — 2017. — янв. — т. 50, № 4. — с. 043001. — DOI: 10.1088/1361-6463/50/4/043001. — URL: https://doi. org/10.1088/1361-6463/50/4/043001.

2. Exter M. van, Fattinger C., Grischkowsky D. Terahertz time-domain spectroscopy of water vapor // Optics Letters. — 1989. — окт. — т. 14, № 20. — с. 1128. — DOI: 10.1364/ol.14.001128. — URL: https://doi.org/10. 1364/ol.14.001128.

3. Terahertz underdamped vibrational motion governs protein-ligand binding in solution / D. A. Turton [и др.] // Nature Communications. — 2014. — июнь. — т. 5, № 1. — DOI: 10.1038/ncomms4999. — URL: https://doi.org/ 10.1038/ncomms4999.

4. Terahertz time-domain spectroscopy and imaging of artificial RNA / B. M. Fischer [и др.] // Optics Express. — 2005. — т. 13, № 14. — с. 5205. — DOI: 10.1364/opex.13.005205. — URL: https://doi.org/10.1364/opex.13.005205.

5. Zhang T., Zhang Z., Arnold M. A. Polarizability of Aspirin at Terahertz Frequencies Using Terahertz Time Domain Spectroscopy (THz-TDS) // Applied Spectroscopy. — 2018. — дек. — т. 73, № 3. — с. 253—260. — DOI: 10.1177/0003702818815177. — URL: https://doi.org/10.1177/ 0003702818815177.

6. Nuss M. C, Orenstein J. Terahertz time-domain spectroscopy // Topics in Applied Physics. — Springer Berlin Heidelberg. — с. 7—50. — DOI: 10.1007/ bfb0103419. — URL: https://doi.org/10.1007/bfb0103419.

7. Industrial applications of THz systems / S. Wietzke [и др.] // SPIE Proceedings / под ред. X.-C. Zhang [и др.]. — SPIE, 07.2009. — DOI: 10. 1117/12.840991. — URL: https://doi.org/10.1117/12.840991.

8. Appleby R., Anderton R. N. Millimeter-Wave and Submillimeter-Wave Imaging for Security and Surveillance // Proceedings of the IEEE. — 2007. — авг. — т. 95, № 8. — с. 1683—1690. — DOI: 10.1109/jproc.2007.898832. — URL: https://doi.org/10.1109/jproc.2007.898832.

9. Development of passive submillimeter-wave video imaging systems for security applications / E. Heinz [и др.] // SPIE Proceedings / под ред. N. A. Salmon, E. L. Jacobs. — SPIE, 10.2012. — DOI: 10.1117/12.976849. — URL: https: //doi.org/10.1117/12.976849.

10. Ahi K., Anwar M. Advanced terahertz techniques for quality control and counterfeit detection // SPIE Proceedings / под ред. M. F. Anwar, T. W. Crowe, T. Manzur. — SPIE, 05.2016. — DOI: 10.1117/12.2228684. — URL: https://doi.org/10.1117/12.2228684.

11. Recent advances in terahertz technology for biomedical applications / Q. Sun [и др.] // Quantitative Imaging in Medicine and Surgery. — 2017. — июнь. — т. 7, № 3. — с. 345—355. — DOI: 10.21037/qims.2017.06.02. — URL: https: //doi.org/10.21037/qims.2017.06.02.

12. Terahertz radiation and the skin: a review / A. I. Nikitkina [и др.] // Journal of Biomedical Optics. — 2021. — февр. — т. 26, № 04. — DOI: 10.1117/1.jbo. 26.4.043005. — URL: https://doi.org/10.1117/1.jbo.26.4.043005.

13. Variable-wavelength frequency-domain terahertz ellipsometry / T. Hofmann [и др.] // Review of Scientific Instruments. — 2010. — февр. — т. 81, № 2. — с. 023101. — DOI: 10.1063/1.3297902. — URL: https://doi.org/10.1063/1. 3297902.

14. Polarization and Frequency Multiplexed Terahertz Meta-Holography / Q. Wang [и др.] // Advanced Optical Materials. — 2017. — июнь. — т. 5, № 14. — с. 1700277. — DOI: 10.1002/adom.201700277. — URL: https://doi. org/10.1002/adom.201700277.

15. Reflective chiral meta-holography: multiplexing holograms for circularly polarized waves / Q. Wang [и др.] // Light: Science & Applications. — 2018. — июнь. — т. 7, № 1. — DOI: 10.1038/s41377-018-0019-8. — URL: https: //doi.org/10.1038/s41377-018-0019-8.

16. Groppi C. E., Kawamura J. H. Coherent Detector Arrays for Terahertz Astrophysics Applications // IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology. — 2011. — сент. — т. 1, № 1. — с. 85—96. — DOI: 10.1109/tthz. 2011.2159555. — URL: https://doi.org/10.1109/tthz.2011.2159555.

17. Towards quantum-limited coherent detection of terahertz waves in chargeneutral graphene / S. Lara-Avila [и др.] // Nature Astronomy. — 2019. — авг. — т. 3, № 11. — с. 983—988. — DOI: 10.1038/s41550-019-0843-7. — URL: https://doi.org/10.1038/s41550-019-0843-7.

18. A 1.3-THz Balanced Waveguide HEB Mixer for the APEX Telescope / D. Meledin [и др.] // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. — 2009. — янв. — т. 57, № 1. — с. 89—98. — DOI: 10.1109/ tmtt.2008.2008946. — URL: https://doi.org/10.1109/tmtt.2008.2008946.

19. THz Astrophysics from Dome A / N. Tothill [и др.] // EAS Publications Series. — 2009. — дек. — т. 40. — с. 275—280. — DOI: 10.1051/eas/1040040. — URL: https://doi.org/10.1051/eas/1040040.

20. Low Noise 1 THz-1.4 THz Mixers Using Nb/Al-AlN/NbTiN SIS Junctions / A. Karpov [и др.] // IEEE Transactions on Applied Superconductivity. — 2007. — июнь. — т. 17, № 2. — с. 343—346. — DOI: 10.1109/tasc.2007. 898277. — URL: https://doi.org/10.1109/tasc.2007.898277.

21. Millimetron—a large Russian-European submillimeter space observatory / W. Wild [и др.] // Experimental Astronomy. — 2008. — июль. — т. 23, № 1. — с. 221—244. — DOI: 10.1007/s10686-008-9097-6. — URL: https://doi.org/10. 1007/s10686-008-9097-6.

22. Volume of data/information created, captured, copied, and consumed worldwide from 2010 to 2025. — 03.2022. — https://www.statista.com/ statistics/871513/worldwide-data-created/.

23. Wireless Communications and Applications Above 100 GHz: Opportunities and Challenges for 6G and Beyond / T. S. Rappaport [и др.] // IEEE Access. — 2019. — т. 7. — с. 78729—78757. — DOI: 10.1109/access.2019. 2921522. — URL: https://doi.org/10.1109/access.2019.2921522.

24. The Roadmap to 6G: AI Empowered Wireless Networks / K. B. Letaief [и др.] // IEEE Communications Magazine. — 2019. — авг. — т. 57, № 8. — с. 84—90. — DOI: 10.1109/mcom.2019.1900271. — URL: https://doi.org/10. 1109/mcom.2019.1900271.

25. Terahertz semiconductor-heterostructure laser / R. Kohler [h gp.] // Nature. — 2002. — Man. — t. 417, № 6885. — c. 156—159. — DOI: 10.1038/ 417156a. — URL: https://doi.org/10.1038/417156a.

26. X-band EPR setup with THz light excitation of Novosibirsk Free Electron Laser: Goals, means, useful extras / S. L. Veber [h gp.] // Journal of Magnetic Resonance. — 2018. — MapT. — t. 288. — c. 11—22. — DOI: 10.1016/j.jmr. 2018.01.009. — URL: https://doi.org/10.1016/j.jmr.2018.01.009.

27. Photodetectors based on graphene, other two-dimensional materials and hybrid systems / F. H. L. Koppens [h gp.] // Nature Nanotechnology. — 2014. — okt. — t. 9, № 10. — c. 780—793. — DOI: 10.1038/nnano.2014.215. — URL: https://doi.org/10.1038/nnano.2014.215.

28. THz photonics in two dimensional materials and metamaterials: properties, devices and prospects / J. Shi [h gp.] // Journal of Materials Chemistry C. — 2018. — t. 6, № 6. — c. 1291—1306. — DOI: 10.1039/c7tc05460b. — URL: https://doi.org/10.1039/c7tc05460b.

29. Lim S. Y, Shen W, Gao Z. Carbon quantum dots and their applications // Chemical Society Reviews. — 2015. — t. 44, № 1. — c. 362—381. — DOI: 10.1039/c4cs00269e. — URL: https://doi.org/10.1039/c4cs00269e.

30. C60: Buckminsterfullerene / H. W. Kroto [h gp.] // Nature. — 1985. — ho-a6. — t. 318, № 6042. — c. 162—163. — DOI: 10.1038/318162a0. — URL: https://doi.org/10.1038/318162a0.

31. Lieber C. M, Wang Z. L. Functional Nanowires // MRS Bulletin. — 2007. — ^eBp. — t. 32, № 2. — c. 99—108. — DOI: 10.1557/mrs2007.41. — URL: https://doi.org/10.1557/mrs2007.41.

32. Iijima S. Helical microtubules of graphitic carbon // Nature. — 1991. — hoh6. — t. 354, № 6348. — c. 56—58. — DOI: 10.1038/354056a0. — URL: https://doi.org/10.1038/354056a0.

33. Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films / K. S. Novoselov [h gp.] // Science. — 2004. — okt. — t. 306, № 5696. — c. 666—669. — DOI: 10.1126/science.1102896. — URL: https://doi.org/10.1126/science.1102896.

34. Two-dimensional atomic crystals / K. S. Novoselov [и др.] // Proceedings of the National Academy of Sciences. — 2005. — июль. — т. 102, № 30. — с. 10451—10453. — DOI: 10.1073/pnas.0502848102. — URL: https://doi.org/ 10.1073/pnas.0502848102.

35. 2D materials: to graphene and beyond / R. Mas-Balleste [и др.] // Nanoscale. — 2011. — т. 3, № 1. — с. 20—30. — DOI: 10.1039/c0nr00323a. — URL: https://doi.org/10.1039/c0nr00323a.

36. He X., Léonard F., Kono J. Uncooled Carbon Nanotube Photodetectors // Advanced Optical Materials. — 2015. — июль. — т. 3, № 8. — с. 989—1011. — DOI: 10.1002/adom.201500237. — URL: https://doi.org/10.1002/adom. 201500237.

37. Dyakonov M, Shur M. Shallow water analogy for a ballistic field effect transistor: New mechanism of plasma wave generation by dc current // Physical Review Letters. — 1993. — окт. — т. 71, № 15. — с. 2465—2468. — DOI: 10. 1103 / physrevlett. 71. 2465. — URL: https://doi.org/10.1103/ physrevlett.71.2465.

38. Dyakonov M, Shur M. Detection, mixing, and frequency multiplication of terahertz radiation by two-dimensional electronic fluid // IEEE Transactions on Electron Devices. — 1996. — март. — т. 43, № 3. — с. 380—387. — DOI: 10.1109/16.485650. — URL: https://doi.org/10.1109/16.485650.

39. Resonant detection of subterahertz radiation by plasma waves in a submicron field-effect transistor / W. Knap [и др.] // Applied Physics Letters. — 2002. — май. — т. 80, № 18. — с. 3433—3435. — DOI: 10.1063/1.1473685. — URL: https://doi.org/10.1063/1.1473685.

40. Room-temperature plasma waves resonant detection of sub-terahertz radiation by nanometer field-effect transistor / F. Teppe [и др.] // Applied Physics Letters. — 2005. — авг. — т. 87, № 5. — с. 052107. — DOI: 10.1063/ 1.2005394. — URL: https://doi.org/10.1063/1.2005394.

41. Muravev V. M., Kukushkin I. V. Plasmonic detector/spectrometer of subterahertz radiation based on two-dimensional electron system with embedded defect // Applied Physics Letters. — 2012. — февр. — т. 100, № 8. — с. 082102. — DOI: 10.1063/1.3688049. — URL: https://doi.org/10. 1063/1.3688049.

42. Resonant terahertz detection using graphene plasmons / D. A. Bandurin [h gp.] // Nature Communications. — 2018. — geK. — t. 9, № 1. — DOI: 10.1038/ s41467-018-07848-w. — URL: https://doi.org/10.1038/s41467-018-07848-w.

43. Gorbenko I. V., Kachorovskii V. Y, Shur M. S. Plasmonic Helicity-Driven Detector of Terahertz Radiation // physica status solidi (RRL) - Rapid Research Letters. — 2018. — geK. — t. 13, № 3. — c. 1800464. — DOI: 10.1002/pssr.201800464. — URL: https://doi.org/10.1002/pssr.201800464.

44. Graphene field-effect transistors as room-temperature terahertz detectors / L. Vicarelli [h gp.] // Nature Materials. — 2012. — ceHT. — t. 11, № 10. — c. 865— 871. — DOI: 10.1038/nmat3417. — URL: https://doi.org/10.1038/nmat3417.

45. Ultrafast graphene-based broadband THz detector / M. Mittendorff [h gp.] // Applied Physics Letters. — 2013. — uro.nb. — t. 103, № 2. — c. 021113. — DOI: 10.1063/1.4813621. — URL: https://doi.org/10.1063/L4813621.

46. Helicity sensitive terahertz radiation detection by field effect transistors / C. Drexler [h gp.] // Journal of Applied Physics. — 2012. — uroHb. — t. 111, № 12. — c. 124504. — DOI: 10.1063/1.4729043. — URL: https://doi.org/10. 1063/1.4729043.

47. Experimental observation of the quantum Hall effect and Berry's phase in graphene / Y. Zhang [h gp.] // Nature. — 2005. — hoh6. — t. 438, № 7065. — c. 201—204. — DOI: 10.1038/nature04235. — URL: https://doi.org/10.1038/ nature04235.

48. Electronic transport in two-dimensional graphene / S. D. Sarma [h gp.] // Reviews of modern physics. — 2011. — t. 83, № 2. — c. 407.

49. Giant intrinsic carrier mobilities in graphene and its bilayer / S. Morozov [h gp.] // Physical review letters. — 2008. — t. 100, № 1. — c. 016602.

50. Micrometer-scale ballistic transport in encapsulated graphene at room temperature / A. S. Mayorov [h gp.] // Nano letters. — 2011. — t. 11, № 6. — c. 2396—2399.

51. Boron nitride substrates for high-quality graphene electronics / C. R. Dean [h gp.] // Nature nanotechnology. — 2010. — t. 5, № 10. — c. 722—726.

52. How close can one approach the Dirac point in graphene experimentally? / A. S. Mayorov [h gp.] // Nano letters. — 2012. — t. 12, № 9. — c. 4629—4634.

53. Peres N. M. Colloquium: The transport properties of graphene: An introduction // Reviews of modern physics. — 2010. — t. 82, № 3. — c. 2673.

54. Measurement of scattering rate and minimum conductivity in graphene / Y.-W. Tan [h gp.] // Physical review letters. — 2007. — t. 99, № 24. — c. 246803.

55. Hwang E., Adam S., Sarma S. D. Carrier transport in two-dimensional graphene layers // Physical review letters. — 2007. — t. 98, № 18. — c. 186806.

56. Gurzhi R., Kalinenko A., Kopeliovich A. Electron-electron collisions and a new hydrodynamic effect in two-dimensional electron gas // Physical review letters. — 1995. — t. 74, № 19. — c. 3872.

57. Negative local resistance caused by viscous electron backflow in graphene /

D. Bandurin [h gp.] // Science. — 2016. — t. 351, № 6277. — c. 1055—1058.

58. Measuring Hall viscosity of graphene's electron fluid / A. I. Berdyugin [h gp.] // Science. — 2019. — t. 364, № 6436. — c. 162—165.

59. Charlier J.-C, Blase X., Roche S. Electronic and transport properties of nanotubes // Reviews of Modern Physics. — 2007. — Ma0. — t. 79, № 2. — c. 677—732. — DOI: 10.1103/revmodphys.79.677. — URL: https://doi.org/ 10.1103/revmodphys.79.677.

60. Transport in carbon nanotubes: Contact models and size effects / A. Zienert [h gp.] // physica status solidi (b). — 2010. — aBr. — t. 247, № 11/12. — c. 3002—3005. — DOI: 10.1002/pssb.201000178. — URL: https://doi.org/10. 1002/pssb.201000178.

61. Determination of electron orbital magnetic moments in carbon nanotubes /

E. D. Minot [h gp.] // Nature. — 2004. — anp. — t. 428, № 6982. — c. 536— 539. — DOI: 10. 1038 / nature02425. — URL: https://doi.org/ 10.1038/ nature02425.

62. Ando T, Nakanishi T. Impurity Scattering in Carbon Nanotubes - Absence of Back Scattering - // Journal of the Physical Society of Japan. — 1998. — Mafi. — t. 67, № 5. — c. 1704—1713. — DOI: 10.1143/jpsj.67.1704. — URL: https://doi.org/10.1143/jpsj.67.1704.

63. Ballistic Transport in Metallic Nanotubes with Reliable Pd Ohmic Contacts / D. Mann [и др.] // Nano Letters. — 2003. — окт. — т. 3, № 11. — с. 1541— 1544. — DOI: 10. 1021 / nl034700o. — URL: https://doi.org/10.1021/ nl034700o.

64. Scaling of Resistance and Electron Mean Free Path of Single-Walled Carbon Nanotubes / M. S. Purewal [и др.] // Physical Review Letters. — 2007. — май. — т. 98, № 18. — DOI: 10.1103/physrevlett.98.186808. — URL: https: //doi.org/10.1103/physrevlett.98.186808.

65. Mechanisms and applications of carbon nanotubes in terahertz devices: A review / R. Wang [и др.] // Carbon. — 2018. — июнь. — т. 132. — с. 42— 58. — DOI: 10.1016/j.carbon.2018.02.005. — URL: https://doi.org/10.1016/ j.carbon.2018.02.005.

66. Beard M. C., Blackburn J. L., Heben M. J. Photogenerated Free Carrier Dynamics in Metal and Semiconductor Single-Walled Carbon Nanotube Films // Nano Letters. — 2008. — нояб. — т. 8, № 12. — с. 4238—4242. — DOI: 10.1021/nl801913y. — URL: https://doi.org/10.1021/nl801913y.

67. Heshmat B., Pahlevaninezhad H., Darcie T. E. Carbon Nanotube-Based Photoconductive Switches for THz Detection: An Assessment of Capabilities and Limitations // IEEE Photonics Journal. — 2012. — июнь. — т. 4, № 3. — с. 970—985. — DOI: 10 . 1109 / jphot. 2012 . 2202282. — URL: https: //doi.org/10.1109/jphot.2012.2202282.

68. Carbon Nanotube Terahertz Detector / X. He [и др.] // Nano Letters. — 2014. — июнь. — т. 14, № 7. — с. 3953—3958. — DOI: 10.1021/nl5012678. — URL: https://doi.org/10.1021/nl5012678.

69. Response of asymmetric carbon nanotube network devices to sub-terahertz and terahertz radiation / I. Gayduchenko [и др.] // Journal of Applied Physics. — 2015. — нояб. — т. 118, № 19. — с. 194303. — DOI: 10.1063/ 1.4935947. — URL: https://doi.org/10.1063/L4935947.

70. Sensitive room-temperature terahertz detection via the photothermoelectric effect in graphene / X. Cai [и др.] // Nature Nanotechnology. — 2014. — сент. — т. 9, № 10. — с. 814—819. — DOI: 10.1038/nnano.2014.182. — URL: https://doi.org/10.1038/nnano.2014.182.

71. Fast and Sensitive Terahertz Detection Using an Antenna-Integrated Graphene pn Junction / S. Castilla [h gp.] // Nano Letters. — 2019. — MapT. — t. 19, № 5. — c. 2765—2773. — DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b04171. — URL: https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.8b04171.

72. Richards P. L. Bolometers for infrared and millimeter waves // Journal of Applied Physics. — 1994. — uronb. — t. 76, № 1. — c. 1—24. — DOI: 10.1063/ 1.357128. — URL: https://doi.org/10.1063/L357128.

73. Terahertz detection in single wall carbon nanotubes / K. Fu [h gp.] // Applied Physics Letters. — 2008. — hhb. — t. 92, № 3. — c. 033105. — DOI: 10.1063/ 1.2837188. — URL: https://doi.org/10.1063/1.2837188.

74. Graphene terahertz uncooled bolometers / V. Ryzhii [h gp.] // Journal of Physics D: Applied Physics. — 2013. — hhb. — t. 46, № 6. — c. 065102. — DOI: 10.1088/0022-3727/46/6/065102. — URL: https://doi.org/10.1088/0022-3727/46/6/065102.

75. Carbon nanotube bolometers / M. Tarasov [h gp.] // Applied Physics Letters. — 2007. — anp. — t. 90, № 16. — c. 163503. — DOI: 10.1063/1. 2722666. — URL: https://doi.org/10.1063/L2722666.

76. Epitaxial graphene quantum dots for high-performance terahertz bolometers / A. E. Fatimy [h gp.] // Nature Nanotechnology. — 2016. — hhb. — t. 11, № 4. — c. 335—338. — DOI: 10.1038/nnano.2015.303. — URL: https://doi.org/ 10.1038/nnano.2015.303.

77. Dual origin of room temperature sub-terahertz photoresponse in graphene field effect transistors / D. A. Bandurin [h gp.] // Applied Physics Letters. — 2018. — anp. — t. 112, № 14. — c. 141101. — DOI: 10.1063/1.5018151. — URL: https://doi.org/10.1063/1.5018151.

78. Graphene-based broadband terahertz detector integrated with a square-spiral antenna / W. Guo [h gp.] // Optics Letters. — 2018. — anp. — t. 43, № 8. — c. 1647. — DOI: 10.1364/ol.43.001647. — URL: https://doi.org/10.1364/ol. 43.001647.

79. Terahertz (THz) imaging systems, Terahertz imaging cameras, THz sources and THz detectors. — 08.2022. — https://terasense.com/.

80. Ultra-sensitive and ultra-fast THz Hot-Electron-Bolometers (HEB). — 08.2022. — https://www.scontel.ru/terahertz/.

81. Thz and sub-THz sources, sensors and components. — 09.2022. — https:// lytid.com/.

82. TeraView is the world's first and leading company solely focused upon the application of terahertz light. Specialising in terahertz imaging systems for use in spectroscopy, semiconductor and coatings inspection. — 09.2022. — https://teraview.com/.

83. The Terahertz Technologies Market is Segmented by Technology (Terahertz Imaging Systems, Terahertz Spectroscopy Systems, and Communication Systems), End User (Healthcare, Defense and Security, Telecommunications, Industrial, Food and Agriculture, and Laboratories), and Geography. — 09.2021. — https://www.mordorintelligence.com/industry-reports/terahertz-technologies-market.

84. Infrared Imaging Technology World market report. — 09.2021. — https: / / www. strategyr. com / market - report - infrared - imaging - forecasts - global -industry- analysts- inc.asp.

85. Polarization-dependent efficiency of photoconducting THz transmitters and receivers / P. Huggard [h gp.] // Applied physics letters. — 1998. — t. 72, № 17. — c. 2069—2071.

86. Polarization-sensitive terahertz detection by multicontact photoconductive receivers / E. Castro-Camus [h gp.] // Applied Physics Letters. — 2005. — uroHb. — t. 86, № 25. — c. 254102. — DOI: 10.1063/1.1951051. — URL: https://doi.org/10.1063/L1951051.

87. An ion-implanted InP receiver for polarization resolved terahertz spectroscopy / E. Castro-Camus [h gp.] // Optics Express. — 2007. — t. 15, № 11. — c. 7047. — DOI: 10. 1364/oe. 15. 007047. — URL: https: //doi.org/10.1364/oe.15.007047.

88. Polarization sensitive detection of 100 GHz radiation by high mobility field-effect transistors / M. Sakowicz [h gp.] // Journal of Applied Physics. — 2008. — t. 104, № 2. — c. 024519.

89. Room temperature terahertz detection based on bulk plasmons in antenna-coupled GaAs field effect transistors / S. Kim [h gp.] // Applied Physics Letters. — 2008. — t. 92, № 25. — c. 253508.

90. Plasma wave oscillations in nanometer field effect transistors for terahertz detection and emission / W. Knap [h gp.] // Journal of Physics: Condensed Matter. — 2008. — t. 20, № 38. — c. 384205.

91. Romanov K. S., Dyakonov M. I. Theory of helicity-sensitive terahertz radiation detection by field effect transistors // Applied Physics Letters. — 2013. — anp. — t. 102, № 15. — c. 153502. — DOI: 10.1063/1.4801946. — URL: https://doi.org/10.1063/L4801946.

92. Helicity sensitive terahertz radiation detection by dual-grating-gate high electron mobility transistors / P. Faltermeier [h gp.] // Journal of Applied Physics. — 2015. — aBr. — t. 118, № 8. — c. 084301. — DOI: 10.1063/1. 4928969. — URL: https://doi.org/10.1063/L4928969.

93. Nalitov A., Golub L, Ivchenko E. Ratchet effects in two-dimensional systems with a lateral periodic potential // Physical Review B. — 2012. — t. 86, № 11. — c. 115301.

94. Gorbenko I. V., Kachorovskii V. Y, Shur M. Terahertz plasmonic detector controlled by phase asymmetry // Optics Express. — 2019. — ^eBp. — t. 27, № 4. — c. 4004. — DOI: 10.1364/oe.27.004004. — URL: https://doi.org/10. 1364/oe.27.004004.

95. Gorbenko I., Kachorovsky V. Y, Shur M. Plasmonic polarization-sensitive detector of terahertz radiation // Journal of Physics: Conference Series. t. 1236. — IOP Publishing. 2019. — c. 012029.

96. A roadmap for graphene / K. S. Novoselov [h gp.] // Nature. — 2012. — okt. — t. 490, № 7419. — c. 192—200. — DOI: 10.1038/nature11458. — URL: https://doi.org/10.1038/nature11458.

97. Graphene Thickness Determination Using Reflection and Contrast Spectroscopy / Z. H. Ni [h gp.] // Nano Letters. — 2007. — HKmb. — t. 7, № 9. — c. 2758—2763. — DOI: 10 . 1021 / nl071254m. — URL: https://doi.org/10.1021/nl071254m.

98. Probing Layer Number and Stacking Order of Few-Layer Graphene by Raman Spectroscopy / Y. Hao [и др.] // Small. — 2010. — янв. — т. 6, № 2. — с. 195— 200. — DOI: 10.1002/smll.200901173. — URL: https://doi.org/10.1002/smll. 200901173.

99. Strong Suppression of Weak Localization in Graphene / S. V. Morozov [и др.] // Physical Review Letters. — 2006. — июль. — т. 97, № 1. — DOI: 10.1103/physrevlett.97.016801. — URL: https://doi.org/10.1103/physrevlett. 97.016801.

100. Park S., Ruoff R. S. Chemical methods for the production of graphenes // Nature Nanotechnology. — 2009. — март. — т. 4, № 4. — с. 217—224. — DOI: 10.1038/nnano.2009.58. — URL: https://doi.org/10.1038/nnano.2009.58.

101. Stable aqueous dispersions of graphitic nanoplatelets via the reduction of exfoliated graphite oxide in the presence of poly(sodium 4-styrenesulfonate) / S. Stankovich [и др.] // J. Mater. Chem. — 2006. — т. 16, № 2. — с. 155— 158. — DOI: 10.1039/b512799h. — URL: https://doi.org/10.1039/b512799h.

102. Preparation and characterization of graphene oxide paper / D. A. Dikin [и др.] // Nature. — 2007. — июль. — т. 448, № 7152. — с. 457—460. — DOI: 10.1038/nature06016. — URL: https://doi.org/10.1038/nature06016.

103. Synthesis, properties, and applications of graphene oxide/reduced graphene oxide and their nanocomposites / A. T. Smith [и др.] // Nano Materials Science. — 2019. — март. — т. 1, № 1. — с. 31—47. — DOI: 10.1016/j.nanoms. 2019.02.004. — URL: https://doi.org/10.1016/j.nanoms.2019.02.004.

104. Ultrathin Epitaxial Graphite: 2D Electron Gas Properties and a Route toward Graphene-based Nanoelectronics / C. Berger [и др.] // The Journal of Physical Chemistry B. — 2004. — дек. — т. 108, № 52. — с. 19912—19916. — DOI: 10.1021/jp040650f. — URL: https://doi.org/10.1021/jp040650f.

105. Synthesis and characterization of atomically thin graphite films on a silicon carbide substrate / E. Rollings [и др.] // Journal of Physics and Chemistry of Solids. — 2006. — сент. — т. 67, № 9/10. — с. 2172—2177. — DOI: 10.1016/ j.jpcs.2006.05.010. — URL: https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2006.05.010.

106. Towards wafer-size graphene layers by atmospheric pressure graphitization of silicon carbide / K. V. Emtsev [и др.] // Nature Materials. — 2009. — февр. — т. 8, № 3. — с. 203—207. — DOI: 10. 1038 / nmat2382. — URL: https://doi.org/10.1038/nmat2382.

107. Half integer quantum Hall effect in high mobility single layer epitaxial graphene / X. Wu [и др.] // Applied Physics Letters. — 2009. — нояб. — т. 95, № 22. — с. 223108. — DOI: 10.1063/1.3266524. — URL: https://doi. org/10.1063/1.3266524.

108. Quantum oscillations and quantum Hall effect in epitaxial graphene / J. Jobst [и др.] // Physical Review B. — 2010. — май. — т. 81, № 19. — DOI: 10.1103/ physrevb.81.195434. — URL: https://doi.org/10.1103/physrevb.81.195434.

109. Enhancing the photoelectrical performance of graphene/4H-SiC/graphene detector by tuning a Schottky barrier by bias / C. Sun [и др.] // Applied Physics Letters. — 2020. — авг. — т. 117, № 7. — с. 071102. — DOI: 10.1063/ 5.0012566. — URL: https://doi.org/10.1063/5.0012566.

110. Correlation between the response performance of epitaxial graphene/SiC UV-photodetectors and the number of carriers in graphene / X. Li [и др.] // Carbon. — 2021. — окт. — т. 183. — с. 590—599. — DOI: 10.1016/j.carbon. 2021.07.052. — URL: https://doi.org/10.1016/j.carbon.2021.07.052.

111. Epitaxially grown graphene based gas sensors for ultra sensitive NO2 detection / R. Pearce [и др.] // Sensors and Actuators B: Chemical. — 2011. — июль. — т. 155, № 2. — с. 451—455. — DOI: 10.1016/j.snb.2010.12.046. — URL: https://doi.org/10.1016/j.snb.2010.12.046.

112. Graphene on SiC Substrate as Biosensor: Theoretical Background, Preparation, and Characterization / A. A. Lebedev [и др.] // Materials. — 2021. — янв. — т. 14, № 3. — с. 590. — DOI: 10.3390/ma14030590. — URL: https://doi.org/10.3390/ma14030590.

113. Sutter P. How silicon leaves the scene // Nature Materials. — 2009. — март. — т. 8, № 3. — с. 171—172. — DOI: 10.1038/nmat2392. — URL: https://doi. org/10.1038/nmat2392.

114. High Quality Monolayer Graphene Synthesized by Resistive Heating Cold Wall Chemical Vapor Deposition / T. H. Bointon [и др.] // Advanced Materials. — 2015. — июнь. — т. 27, № 28. — с. 4200—4206. — DOI: 10. 1002/adma.201501600. — URL: https://doi.org/10.1002/adma.201501600.

115. Emerging trends in 2D nanotechnology that are redefining our understanding of "Nanocomposites" / P. Liu [и др.] // Nano Today. — 2018. — авг. — т. 21. — с. 18—40. — DOI: 10.1016/j .nantod.2018.04.012. — URL: https: //doi.org/10.1016/j.nantod.2018.04.012.

116. Chemical Vapor Deposition of Graphene on Copper Foils / P. S. Rusakov [и др.] // Journal of Nanoelectronics and Optoelectronics. — 2013. — янв. — т. 8, № 1. — с. 79—82. — DOI: 10.1166/jno. 2013.1443. — URL: https: //doi.org/10.1166/jno.2013.1443.

117. Efficient nitrogen doping of graphene by plasma treatment / M. Rybin [и др.] // Carbon. — 2016. — янв. — т. 96. — с. 196—202. — DOI: 10.1016/j. carbon.2015.09.056. — URL: https://doi.org/10.1016/j.carbon.2015.09.056.

118. Laser-induced porous graphene films from commercial polymers / J. Lin [и др.] // Nature Communications. — 2014. — дек. — т. 5, № 1. — DOI: 10. 1038/ncomms6714. — URL: https://doi.org/10.1038/ncomms6714.

119. Microwave- and Nitronium Ion-Enabled Rapid and Direct Production of Highly Conductive Low-Oxygen Graphene / P. L. Chiu [и др.] // Journal of the American Chemical Society. — 2012. — март. — т. 134, № 13. — с. 5850—5856. — DOI: 10.1021 /ja210725p. — URL: https://doi.org/10. 1021/ja210725p.

120. Kim J., Lee G., Kim J. Wafer-scale synthesis of multi-layer graphene by high-temperature carbon ion implantation // Applied Physics Letters. — 2015. — июль. — т. 107, № 3. — с. 033104. — DOI: 10.1063/1.4926605. — URL: https://doi.org/10.1063/1.4926605.

121. Longitudinal unzipping of carbon nanotubes to form graphene nanoribbons / D. V. Kosynkin [и др.] // Nature. — 2009. — апр. — т. 458, № 7240. — с. 872—876. — DOI: 10.1038/nature07872. — URL: https://doi.org/10.1038/ nature07872.

122. Narrow graphene nanoribbons from carbon nanotubes / L. Jiao [и др.] // Nature. — 2009. — апр. — т. 458, № 7240. — с. 877—880. — DOI: 10.1038/ nature07919. — URL: https://doi.org/10.1038/nature07919.

123. Methods for carbon nanotubes synthesis—review / J. Prasek [и др.] // Journal of Materials Chemistry. — 2011. — т. 21, № 40. — с. 15872. — DOI: 10.1039/ c1jm12254a. — URL: https://doi.org/10.1039/c1jm12254a.

124. Solid C60: a new form of carbon / W. Kratschmer [и др.] // Nature. — 1990. — сент. — т. 347, № 6291. — с. 354—358. — DOI: 10.1038/347354a0. — URL: https://doi.org/10.1038/347354a0.

125. Ebbesen T. W, Ajayan P. M. Large-scale synthesis of carbon nanotubes // Nature. — 1992. — июль. — т. 358, № 6383. — с. 220—222. — DOI: 10.1038/ 358220a0. — URL: https://doi.org/10.1038/358220a0.

126. Collins P. G., Avouris P. Nanotubes for Electronics // Scientific American. — 2000. — дек. — т. 283, № 6. — с. 62—69. — DOI: 10 . 1038 / scientificamerican1200 - 62. — URL: https : / / doi . org / 10 . 1038 / scientificamerican1200-62.

127. Self-Assembly of Tubular Fullerenes / T. Guo [и др.] // The Journal of Physical Chemistry. — 1995. — июль. — т. 99, № 27. — с. 10694—10697. — DOI: 10.1021/j100027a002. — URL: https://doi.org/10.1021/j100027a002.

128. Wal R. V., Berger G., Ticich T. Carbon nanotube synthesis in a flame using laser ablation for in situ catalyst generation // Applied Physics A: Materials Science &amp Processing. — 2003. — дек. — т. 77, № 7. — с. 885—889. — DOI: 10.1007/s00339-003-2196-3. — URL: https://doi.org/10.1007/s00339-003-2196-3.

129. Single-walled carbon nanotube synthesis using ferrocene and iron pentacarbonyl in a laminar flow reactor / A. Moisala [и др.] // Chemical Engineering Science. — 2006. — июль. — т. 61, № 13. — с. 4393—4402. — DOI: 10.1016/j.ces.2006.02.020. — URL: https://doi.org/10.1016/j.ces.2006.02.020.

130. Growth of single-walled carbon nanotubes with controlled diameters and lengths by an aerosol method / Y. Tian [и др.] // Carbon. — 2011. — но-яб. — т. 49, № 14. — с. 4636—4643. — DOI: 10.1016/j.carbon.2011.06.036. — URL: https://doi.org/10.1016Zj.carbon.2011.06.036.

131. A spark discharge generator for scalable aerosol CVD synthesis of singlewalled carbon nanotubes with tailored characteristics / D. V. Krasnikov [h gp.] // Chemical Engineering Journal. — 2019. — ceHT. — t. 372. — c. 462— 470. — DOI: 10.1016/j.cej.2019.04.173. — URL: https://doi.org/10.1016/j. cej.2019.04.173.

132. Aerosol-Synthesized SWCNT Networks with Tunable Conductivity and Transparency by a Dry Transfer Technique / A. Kaskela [h gp.] // Nano Letters. — 2010. — ceHT. — t. 10, № 11. — c. 4349—4355. — DOI: 10.1021/ nl101680s. — URL: https://doi.org/10.1021/nl101680s.

133. Carbon nanotube thin film transistors based on aerosol methods / M. Y. Zavodchikova [h gp.] // Nanotechnology. — 2009. — ^eBp. — t. 20, № 8. — c. 085201. — DOI: 10.1088/0957-4484/20/8/085201. — URL: https://doi. org/10.1088/0957-4484/20/8/085201.

134. Kumar M, Ando Y. Chemical Vapor Deposition of Carbon Nanotubes: A Review on Growth Mechanism and Mass Production // Journal of Nanoscience and Nanotechnology. — 2010. — uroHb. — t. 10, № 6. — c. 3739— 3758. — DOI: 10.1166/jnn.2010.2939. — URL: https://doi.org/10.1166/jnn. 2010.2939.

135. Synthesis of individual single-walled carbon nanotubes on patterned silicon wafers / J. Kong [h gp.] // Nature. — 1998. — okt. — t. 395, № 6705. — c. 878—881. — DOI: 10.1038/27632. — URL: https://doi.org/10.1038/27632.

136. Patterned growth of single-walled carbon nanotubes on full 4-inch wafers / N. R. Franklin [h gp.] // Applied Physics Letters. — 2001. — geK. — t. 79, № 27. — c. 4571—4573. — DOI: 10.1063/1.1429294. — URL: https://doi.org/ 10.1063/1.1429294.

137. Synthesis of single-walled carbon nanotubes produced using a three layer Al/Fe/Mo metal catalyst and their field emission properties / Y. Chen [h gp.] // Carbon. — 2007. — geK. — t. 45, № 15. — c. 3007—3014. — DOI: 10.1016/j.carbon.2007.09.042. — URL: https://doi.org/10.1016/j.carbon. 2007.09.042.

138. Scaling of Al2O3 dielectric for graphene field-effect transistors / B. Fallahazad [h gp.] // Applied Physics Letters. — 2012. — ^eBp. — t. 100, № 9. —

с. 093112. — DOI: 10.1063/1.3689785. — URL: https://doi.org/10.1063/1. 3689785.

139. Mechanism of the effects of low temperature Al2O3 passivation on graphene field effect transistors / C. G. Kang [и др.] // Carbon. — 2013. — март. — т. 53. — с. 182—187. — DOI: 10.1016/j.carbon.2012.10.046. — URL: https: //doi.org/10.1016/j.carbon.2012.10.046.

140. Mechanism of bright selective imaging of single-walled carbon nanotubes on insulators by scanning electron microscopy / Y. Homma [и др.] // Applied Physics Letters. — 2004. — март. — т. 84, № 10. — с. 1750—1752. — DOI: 10.1063/1.1667608. — URL: https://doi.org/10.1063/L1667608.

141. The contrast mechanism in low voltage scanning electron microscopy of singlewalled carbon nanotubes / R. Y. Zhang [и др.] // Nanotechnology. — 2005. — дек. — т. 17, № 1. — с. 272—276. — DOI: 10.1088/0957-4484/17/1/046. — URL: https://doi.org/10.1088/0957-4484/17/1/046.

142. Postma H. W. C, Sellmeijer A., Dekker C. Manipulation and Imaging of Individual Single-Walled Carbon Nanotubes with an Atomic Force Microscope // Advanced Materials. — 2000. — сент. — т. 12, № 17. — с. 1299— 1302. — DOI: 10.1002/1521-4095(200009)12:17<1299::aid-adma1299>3.0.co; 2-o. — URL: https://doi.org/10.1002/1521-4095(200009)12:17%3C1299::aid-adma1299%3E3.0.co;2-o.

143. Atkins P., De Paula J. Elements of physical chemistry. — Oxford University Press, USA, 2013. — ISBN 978-0-19-960811-9.

144. Circular dichroism and linear dichroism. т. 1 / A. Rodger, B. Norden [и др.]. — Oxford University Press, USA, 1997.

145. Terahertz circular dichroism spectroscopy of biomaterials enabled by kirigami polarization modulators / W. J. Choi [и др.] // Nature Materials. — 2019. — июль. — т. 18, № 8. — с. 820—826. — DOI: 10.1038/s41563-019-0404-6. — URL: https://doi.org/10.1038/s41563-019-0404-6.

146. Terahertz circular dichroism spectroscopy of biomolecules / J. Xu [и др.] // SPIE Proceedings / под ред. J. O. Jensen, J.-M. Theriault. — SPIE, 02.2004. — DOI: 10.1117/12.518533. — URL: https://doi.org/10.1117/ 12.518533.

147. Plum E., Zheludev N. I. Chiral mirrors // Applied Physics Letters. — 2015. — uroHb. — t. 106, № 22. — c. 221901. — DOI: 10.1063/1.4921969. — URL: https://doi.org/10.1063/1.4921969.

148. Switchable Chiral Mirrors / M. Liu [h gp.] // Advanced Optical Materials. — 2020. — MaS. — t. 8, № 15. — c. 2000247. — DOI: 10.1002/adom.202000247. — URL: https://doi.org/10.1002/adom.202000247.

149. Asgari S., Rahmanzadeh M. Tunable circular conversion dichroism and asymmetric transmission of terahertz graphene metasurface composed of split rings // Optics Communications. — 2020. — ^eBp. — t. 456. — c. 124623. — DOI: 10.1016/j.optcom.2019.124623. — URL: https://doi.org/10.1016/j. optcom.2019.124623.

150. Terahertz detection mechanism and contact capacitance of individual metallic single-walled carbon nanotubes / J. D. Chudow [h gp.] // Applied Physics Letters. — 2012. — anp. — t. 100, № 16. — c. 163503. — DOI: 10.1063/1. 4704152. — URL: https://doi.org/10.1063/L4704152.

151. Fast transient charging at the graphene/SiO 2 interface causing hysteretic device characteristics / Y. G. Lee [h gp.] // Applied Physics Letters. — 2011. — t. 98, № 18. — c. 183508.

152. Hysteresis of electronic transport in graphene transistors / H. Wang [h gp.] // ACS nano. — 2010. — t. 4, № 12. — c. 7221—7228.

153. Relating hysteresis and electrochemistry in graphene field effect transistors / A. Veligura [h gp.] // Journal of applied physics. — 2011. — t. 110, № 11. — c. 113708.

154. Spin Currents in Diluted Magnetic Semiconductors / S. D. Ganichev [h gp.] // Physical Review Letters. — 2009. — anp. — t. 102, № 15. — DOI: 10.1103/ physrevlett. 102.156602. — URL: https://doi.org/10.1103/physrevlett.102. 156602.

155. Cyclotron resonance photoconductivity of a two-dimensional electron gas in HgTe quantum wells / Z.-D. Kvon [h gp.] // Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures. — 2008. — anp. — t. 40, № 6. — c. 1885— 1887. — DOI: 10.1016/j.physe.2007.08.115. — URL: https://doi.org/10.1016/ j.physe.2007.08.115.

156. Quantum ratchet effects induced by terahertz radiation in GaN-based two-dimensional structures / W. Weber [и др.] // Physical Review B. — 2008. — июнь. — т. 77, № 24. — DOI: 10.1103/physrevb.77.245304. — URL: https: //doi.org/10.1103/physrevb.77.245304.

157. Magneto-gyrotropic photogalvanic effects in semiconductor quantum wells / V. V. Bel'kov [и др.] // Journal of Physics: Condensed Matter. — 2005. — май. —т. 17, №21. —с. 3405—3428. — DOI: 10.1088/0953-8984/17/21/032.— URL: https://doi.org/10.1088/0953-8984/17/21/032.

158. Detection of terahertz radiation in gated two-dimensional structures governed by dc current / D. Veksler [и др.] // Physical Review B. — 2006. — март. — т. 73, № 12. — DOI: 10.1103/physrevb.73.125328. — URL: https://doi.org/ 10.1103/physrevb.73.125328.

159. Dynamic Hall Effect Driven by Circularly Polarized Light in a Graphene Layer / J. Karch [и др.] // Physical Review Letters. — 2010. — нояб. — т. 105, № 22. — DOI: 10.1103/physrevlett. 105.227402. — URL: https://doi. org/10.1103/physrevlett.105.227402.

160. Helicity-dependent photocurrents in graphene layers excited by midinfrared radiation of a CO2laser / C. Jiang [и др.] // Physical Review B. — 2011. — сент. — т. 84, № 12. — DOI: 10.1103/physrevb.84.125429. — URL: https: //doi.org/10.1103/physrevb.84.125429.

161. Glazov M, Ganichev S. High frequency electric field induced nonlinear effects in graphene // Physics Reports. — 2014. — февр. — т. 535, № 3. — с. 101— 138. — DOI: 10.1016/j.physrep.2013.10.003. — URL: https://doi.org/10. 1016/j.physrep.2013.10.003.

162. Liu X., Ytterdal T., Shur M. Plasmonic FET Terahertz Spectrometer // IEEE Access. — 2020. — т. 8. — с. 56039—56044. — DOI: 10.1109/access. 2020.2982275. — URL: https://doi.org/10.1109/access.2020.2982275.

163. Mittleman D. Sensing with terahertz radiation. т. 85. — Springer, 2013.

164. Grigorenko A. N., Polini M., Novoselov K. Graphene plasmonics // Nature photonics. — 2012. — т. 6, № 11. — с. 749—758.

165. Hartmann R. R., Kono J., Portnoi M. E. Terahertz science and technology of carbon nanomaterials // Nanotechnology. — 2014. — т. 25, № 32. — с. 322001.

166. Politano A., Viti L, Vitiello M. S. Optoelectronic devices, plasmonics, and photonics with topological insulators // APL Materials. — 2017. — t. 5, № 3. — c. 035504.

167. Plasmonics with two-dimensional semiconductors: from basic research to technological applications / A. Agarwal [h gp.] // Nanoscale. — 2018. — t. 10, № 19. — c. 8938—8946.

168. Nanomaterial-Based Plasmon-Enhanced infrared spectroscopy / X. Yang [h gp.] // Advanced Materials. — 2018. — t. 30, № 20. — c. 1704896.

169. Two-dimensional plasmons in lateral carbon nanotube network structures and their effect on the terahertz radiation detection / V. Ryzhii [h gp.] // Journal of Applied Physics. — 2016. — uro^b. — t. 120, № 4. — c. 044501. — DOI: 10.1063/1.4959215. — URL: https://doi.org/10.1063/L4959215.

170. Quantum transport in carbon nanotubes / E. A. Laird [h gp.] // Reviews of Modern Physics. — 2015. — t. 87, № 3. — c. 703.

171. Wang S., Grifoni M. Helicity and electron-correlation effects on transport properties of double-walled carbon nanotubes // Physical review letters. — 2005. — t. 95, № 26. — c. 266802.

172. Terahertz photogalvanics in twisted bilayer graphene close to the second magic angle / M. Otteneder [h gp.] // Nano Letters. — 2020. — t. 20, № 10. — c. 7152—7158.

173. Hydrodynamic theory of the Dyakonov-Shur instability in graphene transistors / J. Crabb [h gp.] // Physical Review B. — 2021. — okt. — t. 104, № 15. — DOI: 10.1103/physrevb.104.155440. — URL: https://doi.org/ 10.1103/physrevb.104.155440.

174. Ivchenko E. L, Spivak B. Chirality effects in carbon nanotubes // Physical Review B. — 2002. — okt. — t. 66, № 15. — DOI: 10.1103/physrevb.66. 155404. — URL: https://doi.org/10.1103/physrevb.66.155404.

175. Electronic structure of atomically resolved carbon nanotubes / J. W. G. Wilder [h gp.] // Nature. — 1998. — hhb. — t. 391, № 6662. — c. 59—62. — DOI: 10.1038/34139. — URL: https://doi.org/10.1038/34139.

176. Atomic structure and electronic properties of single-walled carbon nanotubes / T. W. Odom [и др.] // Nature. — 1998. — янв. — т. 391, № 6662. — с. 62—64. — DOI: 10.1038/34145. — URL: https://doi.org/10.1038/ 34145.

177. Recent progress in carbon nanotube-based gas sensors / T. Zhang [и др.] // Nanotechnology. — 2008. — июль. — т. 19, № 33. — с. 332001. — DOI: 10. 1088/0957-4484/19/33/332001. — URL: https://doi.org/10.1088/0957-4484/19/33/332001.

178. Balasubramanian K., Burghard M. Biosensors based on carbon nanotubes // Analytical and Bioanalytical Chemistry. — 2006. — март. — т. 385, № 3. — с. 452—468. — DOI: 10.1007/s00216-006-0314-8. — URL: https://doi.org/10. 1007/s00216-006-0314-8.

179. Observation of a Luttinger-liquid plasmon in metallic single-walled carbon nanotubes / Z. Shi [и др.] // Nature Photonics. — 2015. — июль. — т. 9, № 8. — с. 515—519. — DOI: 10.1038/nphoton.2015.123. — URL: https: //doi.org/10.1038/nphoton.2015.123.

180. Modern microprocessor built from complementary carbon nanotube transistors / G. Hills [и др.] // Nature. — 2019. — авг. — т. 572, № 7771. — с. 595—602. — DOI: 10.1038/s41586-019-1493-8. — URL: https://doi.org/10. 1038/s41586-019-1493-8.

181. Scanning tunneling spectroscopy of single-wall carbon nanotubes on a polymerized gold substrate / F. Shao [и др.] // Physical Review B. — 2014. — февр. — т. 89, № 8. — DOI: 10.1103/physrevb.89.085423. — URL: https: //doi.org/10.1103/physrevb.89.085423.

182. Giant modulation of the electronic band gap of carbon nanotubes by dielectric screening / L. Aspitarte [и др.] // Scientific Reports. — 2017. — авг. — т. 7, № 1. — DOI: 10.1038/s41598-017-09372-1. — URL: https://doi.org/10.1038/ s41598-017-09372-1.

183. Structure-Assigned Optical Spectra of Single-Walled Carbon Nanotubes / S. M. Bachilo [и др.] // Science. — 2002. — дек. — т. 298, № 5602. — с. 2361— 2366. — DOI: 10.1126/science.1078727. — URL: https://doi.org/10.1126/ science.1078727.

184. Structure and Electronic Properties of Carbon Nanotubes / T. W. Odom [и др.] // The Journal of Physical Chemistry B. — 2000. — февр. — т. 104, № 13. — с. 2794—2809. — DOI: 10.1021/jp993592k. — URL: https://doi.org/ 10.1021/jp993592k.

185. Tunneling Spectroscopy for Electronic Bands in Multi-Walled Carbon Nanotubes with Van Der Waals Gap / D.-H. Choi [и др.] // Molecules. — 2021. — апр. — т. 26, № 8. — с. 2128. — DOI: 10.3390/molecules26082128. — URL: https://doi.org/10.3390/molecules26082128.

186. Magnetic Flux Modulation of the Energy Gap in Nanotube Quantum Dots / U. C. Coskun [и др.] // Science. — 2004. — май. — т. 304, № 5674. — с. 1132— 1134. — DOI: 10.1126/science.1096647. — URL: https://doi.org/10.1126/ science.1096647.

187. Multiwall Carbon Nanotubes as Quantum Dots / M. R. Buitelaar [и др.] // Physical Review Letters. — 2002. — март. — т. 88, № 15. — DOI: 10.1103/ physrevlett.88.156801. — URL: https://doi.org/10.1103/physrevlett.88. 156801.

188. Electronic Structure and Localized States at Carbon Nanotube Tips / D. L. Carroll [и др.] // Physical Review Letters. — 1997. — апр. — т. 78, № 14. — с. 2811—2814. — DOI: 10.1103/physrevlett.78.2811. — URL: https://doi.org/ 10.1103/physrevlett.78.2811.

189. Weisman R. B., Bachilo S. M. Dependence of Optical Transition Energies on Structure for Single-Walled Carbon Nanotubes in Aqueous Suspension: An Empirical Kataura Plot // Nano Letters. — 2003. — авг. — т. 3, № 9. — с. 1235—1238. — DOI: 10.1021/nl034428i. — URL: https://doi.org/10.1021/ nl034428i.

190. Magnetically Induced Field Effect in Carbon Nanotube Devices / G. Fedorov [и др.] // Nano Letters. — 2007. — март. — т. 7, № 4. — с. 960—964. — DOI: 10.1021/nl063029v. — URL: https://doi.org/10.1021/nl063029v.

191. Tuning the band gap of semiconducting carbon nanotube by an axial magnetic field / G. Fedorov [и др.] // Applied Physics Letters. — 2010. — март. — т. 96, № 13. — с. 132101. — DOI: 10.1063/1.3360214. — URL: https://doi.org/ 10.1063/1.3360214.

192. Optical Signatures of the Aharonov-Bohm Phase in Single-Walled Carbon Nanotubes / S. Zaric [и др.] // Science. — 2004. — май. — т. 304, № 5674. — с. 1129—1131. — DOI: 10.1126/science.1096524. — URL: https://doi.org/10. 1126/science.1096524.

Приложение А Синхронное детектирование ТГц излучения

Эксперименты по взаимодействию исследуемых в работе образцов с тера-герцовым излучением производились на экспериментальном стенде, схема которого представлена на рисунке А.1. Постоянный лазер на парах метанола мог работать на двух частотах излучения с двумя разными мощностями. Сразу после выхода из лазера был установлен оптомеханический прерыватель пучка, который был подключен к референсному входу синхронного детектора (Lock-In SR830). Оптомеханический прерыватель модулировал излучение на низкой частоте 77 Гц. Затем, поляризация излучения преобразовывалась при помощи фазовых пластинок Л/2 (в эксперименте с вращением линейной поляризации) и Л/4 (в эксперименте с преобразованием линейной поляризации в эллиптическую).

Рисунок А.1 — Схема экспериментальной установки для экспериментов по синхронному детектированию ТГц излучения.

После чего, оптический путь излучения разделялся на два, при помощи делителя пучка. Половина излучения шла на пироэлектрический детектор, который измерял мощность излучения. А другая половина, отражаясь от двух параболических зеркал заводилась в окошко оптического криостата. Образец устанавливался в криостат на специальном механическом держателе, на конце длинной вставки. Вставка криостата была оборудована резистивной печкой и

датчиком температуры. Охлаждение осуществлялось за счет непрерывной прокачки паров гелия через объем криостата. Регулирование интенсивности потока гелия и мощности нагрева печки позволяло работать в любой точке по температуре в диапазоне от 4.2 до 300К. В эксперименте измерялось постоянное напряжение, которое возникало между электродами стока и истока образца под воздействием терагерцового излучения. Это напряжение измерялось А-каналом синхронного детектора на референсной частоте модуляции 77 Гц. Измерялась зависимость фотонапряжения от напряжения на затворе, при фиксированной поляризации и температуре, либо зависимость фотонапряжения от угла поворота фазовой пластинки, при фиксированном значении затворного напряжения и температуре. Аналогичные наборы измерений проводились при различных температурах.