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betway必威:betway必威太赫兹科学技术及应用创新团队在《Carbon》上发表最新研究成果

发布时间:2021-08-19  来源:   查看:次

近日,betway必威太赫兹科学技术及应用创新团队在太赫兹调制器方面的研究工作取得最新进展,相关工作发表在国际顶级期刊《Carbon》上,论文题目为《Frequency-dependent ultrasensitive terahertz dynamic modulation at the Dirac point on graphene-based metal and all-dielectric metamaterials》。团队青年教师姚海云博士、闫昕博士为文章的共同第一作者,团队带头人梁兰菊教授、联合培养研究生杨茂生博士为文章的通讯作者,betway必威为第一署名单位。

太赫兹波(Terahertz, 1THz=1012Hz)是指频率为0.1-10 THz范围内的电磁波,具有宽带性、能量低、高透性、指纹性等独特特性,在6G宽带通信、军事雷达、医学成像、无损检测等领域显现出广阔的应用前景。但是随着太赫兹应用的需求,除了太赫兹辐射源功率、探测器、灵敏度等问题之外,太赫兹波高效调控也是影响太赫兹应用的瓶颈之一。尤其是近年来太赫兹通信技术凭借其丰富的频谱资源以及高通信速率特点在无线通信领域表现出明显优势,太赫兹调制器作为系统中的关键部件因而备受关注。因此对太赫兹进行高效调控的研究具有重要的学术意义和应用价值。

团队结合石墨烯、超构材料各自优势,构建了三种复合型石墨烯太赫兹超构材料,通过在超构材料上施加连续激光和偏置电压致使石墨烯的准费米能级在狄拉克点、导带和价带之间移动,实现对太赫兹波的高效调制。

(1)制备石墨烯和金属超表面集成的调制器,在x偏振方向上,当外加激光的光通量是111.2mW/cm2,调制深度达到181%;外加偏压达到6.5v时,调制深度达到210%。在y偏振方向上,当外加激光的光通量是110.9mW/cm2,频率偏移达到248 GHz;外加偏压达到6.5v时,调制深度达到225 GHz。

(2)制备石墨烯薄膜与二氧化硅集成的调制器,当外加激光的光通量是110.9 mW/cm2,调制深度达到24%;在费米能级接近狄拉克点,偏压0.05v时,调制深度达到88 %。同时得到在0.2-2THz范围,调制深度具有频率依赖性。

(3)制备石墨烯和全介质超表面集成的调制器,当外加激光的光通量是95.6 mW/cm2,调制深度达到87%;外加偏压达到3.5v时,其调制深度达到346 %,突破调制效率低瓶颈。

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图1:3种调制器结构以及调制机理示意图

该研究工作得到了国家自然科学基金(61701434, 61735010, 61675147)、山东省高等学院校优秀青年创新团队(2019KJN001)、泰山学者青年专家(tsqn201909150)等项目的支持。

太赫兹科学技术及应用创新团队2019年被评为山东省高等学校优秀青年创新团队。在betway必威特聘院士姚建铨教授的指导下,团队自成立以来就精准对接国家、省、市新一代信息技术经济社会发展需求,加快太赫兹通信等关键技术研究。团队依托山东省院士专家工作站、山东省光电信息处理与显示重点实验室等科研平台,加大人才引进,加强联合研究生培养,聚集了一批具有良好学术道德、较强创新能力和发展潜力的海内外青年教师。团队负责人梁兰菊教授,重视青年教师培养,毕业于法国雷恩国立应用科学学院的姚海云博士加入团队一年,在科研创新方面取得较大进步,团队一批优秀博士脱颖而出,近年来,在太赫兹通信、太赫兹生物医学检测、太赫兹微纳光电子器件等方面培养泰山学者青年专家1名,校青檀学者4人,发表高质量论文30余篇,其中1篇入选ESI前1%,获批国际发明专利4项,中国发明专利6项,PCT专利1项,实现成果转化100余万元,获批省部级以上科研项目6项。

文章链接网址:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0008622321008150