The investigation of photoelectric phenomena in the terahertz frequency range is a powerful tool to study nonequilibrium processes in low-dimensional structures. In this work, non-linear high frequency transport phenomena in graphene driven by the free-carrier absorption of electromagnetic radiation are explored. It is demonstrated that in the presence of adatoms and/or a substrate, as well as in the vicinity of graphene edges the carriers exhibit a directed motion in response to the alternating electric field of the terahertz radiation. Moreover, it is shown that these photoelectric phenomena can be giantly enhanced if graphene is deposited on a substrate with a negative dielectric constant. Novel models of the photocurrent generation are developed to describe the nonequilibrium processes in the purest two-dimensional material. The experiments together with the theoretical considerations give access to fundamental properties of graphene.

Die Erforschung von photoelektrischen Phänomenen im Terahertz-Frequenzbereich ist eine leistungsfähige Methode um Nichtgleichgewichtsprozesse in niederdimensionalen Strukturen zu untersuchen. In dieser Arbeit werden nicht-lineare Hochfrequenz-Transportphänomene in Graphen erforscht, welche von der Absorption elektromagnetischer Strahlung durch freie Ladungsträger angetrieben werden. Es wird gezeigt, dass sowohl in Gegenwart von adsorbierten Atomen und / oder einem Substrat als auch in der Nähe der Ränder von Graphen Proben die Ladungsträger eine gerichtete Bewegung als Reaktion auf das elektrische Wechselfeld der Terahertz-Strahlung ausüben. Darüber hinaus wird gezeigt, dass diese photoelektrischen Erscheinungen verstärkt werden können, wenn das Graphen auf einem Substrat mit einer negativen Dielektrizitätskonstante abgeschieden wird. Neuartige Modelle für die Erzeugung der Photoströme werden entwickelt, welche die Nichtgleichgewichtsprozesse in diesem perfekt zweidimensionalen Material beschreiben. Zusammen mit den theoretischen Überlegungen ermöglichen die Experimente den Zugang zu grundlegenden Eigenschaften von Graphen.