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合肥研究院等在太赫兹应力调制器研究取得进展

时间:2018-03-13 点击数:970

导语:近日,中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心盛志高课题组与上海大学博士金钻明博士、合肥研究院固体物理研究所研究员苏付海合作,首次实现了基于石墨烯的太赫兹应力调制器。


在该研究中,盛志高课题组博士研究生成龙构建了基于二维电子材料石墨烯的应力调制器件,通过采用自主搭建的太赫兹时域谱系统(THz-TDS),系统研究了该器件的应力调制特性。研究表明,基于石墨烯的器件具有优异的调制效果。调制深度大,在1THz处的调制深度高达26%,且还有进一步提升空间;可双向调制,张/压应力下的太赫兹波调制分别为正/负;重复性和稳定性好,这得益于所选择的材料——石墨烯具有优异的机械和电学性能;低插入损耗,基于应力的太赫兹调制技术主要基于本征载流子迁移率分布的调控,并没有非平衡载流子产生,故而具有远低于电学和光学调制的插入损耗。该调控机制可用于制备高速太赫兹调制器,在未来的太赫兹应用中具有良好的发展前景。

相关研究成果发表在《先进光学材料》上。该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发专项、中科院前沿科学重点研究项目、“青年千人计划”等的资助。

太赫兹相关技术在通讯、安检、传感、国家安全等领域有着广泛的应用前景,被称为“改变未来世界的十大技术之一”。构建了基于二维电子材料石墨烯的应力调制器件,通过采用自主搭建的太赫兹时域谱系统(THz-TDS),系统研究了该器件的应力调制特性。该调控机制可用于制备高速太赫兹调制器,在未来的太赫兹应用中具有良好的发展前景。

太赫兹(Tera Hertz,THz)是波动频率单位之一,又称为太赫,或太拉赫兹。等于1,000,000,000,000Hz,通常用于表示电磁波频率。它是一种新的、有很多独特优点的辐射源;太赫兹技术是一个非常重要的交叉前沿领域,给技术创新、国民经济发展和国家安全提供了一个非常诱人的机遇。

太赫兹的独特性能给通信(宽带通信)、雷达、电子对抗、电磁武器、天文学、医学成像(无标记的基因检查、细胞水平的成像)、无损检测、安全检查(生化物的检查)等领域带来了深远的影响。由于太赫兹的频率很高,所以其空间分辨率也很高;又由于它的脉冲很短(皮秒量级)所以具有很高的时间分辨率。

太赫兹成像技术和太赫兹波谱技术由此构成了太赫兹应用的两个主要关键技术。同时,由于太赫兹能量很小,不会对物质产生破坏作用,所以与X射线相比更具有优势。

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