我學者率先實現對太赫茲波段超快調控

合肥5月10日電，記者從中國科大獲悉，該校陸亞林教授量子功能材料和先進光子技術研究團隊，在太赫茲主動調控器件研究方面取得系列進展。該團隊成功制備了超快的太赫茲調制器，率先實現了皮秒級的高調制深度的太赫茲超快開關；同時制備了多功能的太赫茲器件，在單一器件中實現電開關、光存儲和超快調制多種功能。相關研究成果日前相繼發表在國際權威學術期刊《先進光學材料》和《光學快訊》上。

太赫茲波具有獨特的時域脈沖、低能、譜指紋、寬帶等特性，在物理化學、材料科學、生物醫學、環境科學、安全檢查、衛星通訊等領域有著廣闊的應用前景。其中，影響太赫茲技術發展和應用的關鍵因素之一，是難以獲得主動太赫茲調控元器件。發展主動調控的太赫茲元器件有著重要的研究意義。

科研人員設計并制作了基于硅介質的超快調控超表面。通過對硅薄膜進行離子注入和快速熱處理工藝，大大減小了硅的載流子壽命并提高了自由載流子濃度。然后通過光刻、刻蝕工藝將硅薄膜加工為能在太赫茲波段共振的圓盤陣列結構的超表面。利用紅外飛秒脈沖的激發，率先實現了皮秒級的高調制深度的太赫茲超快開關。

另外，當前研究的太赫茲主動調控器件，只能在單一外場下實現單一的功能，難以適應當今技術發展的要求。該團隊基于二氧化釩的絕緣-金屬相變，設計了一種太赫茲波段的多功能可調諧復合超表面，并利用高質量二氧化釩薄膜，通過刻蝕、光刻等工藝制備了器件。此復合超表面能夠通過加熱和施加電流的方式實現對透射太赫茲波的振幅調控，并能夠通過電流觸發實現室溫下對太赫茲波的記憶存儲功能，在單一器件上實現了對太赫茲波的多功能調控。

在此基礎上，該團隊利用自行搭建的兩套太赫茲系統測量并分析了量子功能材料與太赫茲波的相互作用，并對其進行了微觀機理的解釋，為尋找新的可用于太赫茲主動調控器件的功能材料開辟了新路徑。