我国科学家首次实现了基于石墨烯的太赫兹应力调制器

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。

太赫兹（Terahertz，THz）一般是指频率介于1011~1013频段的亚毫米电磁波。由于优越的波谱性能，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”。作为太赫兹应用核心部件的太赫兹调制器，是目前该领域研究的重要对象。为了实现高效、低损耗的调制效果，在传统电学、光学方法之外，获得新的太赫兹调制路径是目前亟需解决的科学问题。

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。

太赫兹应力调制器示意图