Terahertzwellen ermöglichen viele Anwedungen, wie makroskopische Bildgebung mit sehr hoher räumlicher Auflösung dank der sub-Millimeter Wellenlänge. Außerdem sind viele lichtundurchlässige Materialien, wie Papier, Briefumschläge, Kleidung, sowie viele Plastiken transparent gegenüber Terahetzstrahlung. Darüber hinaus ist die entsprechende Photonenenergie der Terahertzstrahlung, 1 - 100 meV, für viele Materialien und biologischem Gewebe unschädlich. Deswegen ist Terahetzstrahlung im medizinischen Umfeld viel sicherer im Vergleich zu Röntgenstrahlung. Die technologische Entwicklung, um Terahertzbauteile (Quellen und Detektoren) zu verbessern war eine der größten Herausforderungen im Bereich von Terahertz. Herkömmliche fingerförmig ineinandergreifende Photomischer sind die effizientesten Bauteile, welche Terahertzstrahlung erzeugen und detektieren können. Jedoch hat dieser Typ von Photomischern viele Einschränkungen, die die Leistungsfähigkeit begrenzen.

Diese Dissertation präsentiert neue Arten von Terahertz Photomischern basierend auf Nanoelektroden (einschichtiges und mehrschichtiges Graphen), welche die Terahertz Ausgangsleistung, die Detektorsensitivität und Leistungsfähigkeit signifikant erhöht. Das Nanoelektrodendesign verbessert die Bauteilcharakteristik und Leistungsfähigkeit direkt. Gleichstrommessungen von Graphenphotomischern zeigen eine deutliche Leistungssteigerung im Vergleich zu herkömmlichen Bauteilen. Graphenphotomischer zeigen eine große Steigerung des Photostroms (mehr als eine Größenordnung) und zeigen eine hohe Zuverlässigkeit, da sie hohe Biasspannungen ohne Schaden überstehen. Terahertzmessungen von Graphenphotomischer zeigen eine Erhöhung der Ausgangsleisgung um einen Faktor von 30 dank erhöhter Transparenz, sowie elektrischer und thermischer Leitfähigkeit des Graphens. Die Verbesserung der Terahertzausgangsleistung der graphenbasierenden Bauteile im Vergleich zu herkömmlichen Bauteilen ermöglicht das Potential für Anwendungen in einem Bereich höherer Terahertzfrequenzen.

Diese Arbeit präsentiert außerdem einen neuartigen Ansatz, um die Terahertzausgangsleistung von Photomischern mit hybriden Nanoelektroden basierend auf Graphen und Silbernanodrähten zu steigern. Ähnlich zu Graphenphotomischern, zeigen Photomischer mit hybriden Nanoelektroden einen noch größeren Photostrom (mehr als zwei Größenordnungen), 50~fache Terahertzausgangsleistung, sowie die Möglichkeit hoher Biasspannungen ohne Beschädigungen im Vergleich zu herkömmlichen fingerförmig ineinandergreifenden Photomischern. In dieser Dissertation sind alle Details zu Prozessierungsschritten, Charakterisierungen und Messungen präsentiert und beschrieben.