太赫茲應力調製器研究取得進展

近日，中國科學院合肥物質科學研究院強磁場科學中心盛志高課題組與上海大學博士金鑽明博士、合肥研究院固體物理研究所研究員蘇付海合作，首次實現了基於石墨烯的太赫茲應力調製器。

太赫茲（Terahertz，THz）一般是指頻率介於1011~1013頻段的亞毫米電磁波。由於優越的波譜性能，太赫茲相關技術在通訊、安檢、感測、國家安全等領域有著廣泛的應用前景，被稱為「改變未來世界的十大技術之一」。作為太赫茲應用核心部件的太赫茲調製器，是目前該領域研究的重要對象。為了實現高效、低損耗的調製效果，在傳統電學、光學方法之外，獲得新的太赫茲調製路徑是目前亟需解決的科學問題。

在該研究中，盛志高課題組博士研究生成龍構建了基於二維電子材料石墨烯的應力調製器件，通過採用自主搭建的太赫茲時域譜系統（THz-TDS），系統研究了該器件的應力調製特性。研究表明，基於石墨烯的器件具有優異的調製效果。調製深度大，在1THz處的調製深度高達26%，且還有進一步提升空間；可雙向調製，張/壓應力下的太赫茲波調製分別為正/負；重複性和穩定性好，這得益於所選擇的材料——石墨烯具有優異的機械和電學性能；低插入損耗，基於應力的太赫茲調製技術主要基於本徵載流子遷移率分布的調控，並沒有非平衡載流子產生，故而具有遠低於電學和光學調製的插入損耗。該調控機制可用於製備高速太赫茲調製器，在未來的太赫茲應用中具有良好的發展前景。

相關研究成果發表在《先進光學材料》上。該研究得到了國家自然科學基金、國家重點研發專項、中科院前沿科學重點研究項目、「青年千人計劃」等的資助。

太赫茲應力調製器示意圖

來源：中國科學院合肥物質科學研究院

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