我学者率先实现对太赫兹波段超快调控

合肥5月10日电，记者从中国科大获悉，该校陆亚林教授量子功能材料和先进光子技术研究团队，在太赫兹主动调控器件研究方面取得系列进展。该团队成功制备了超快的太赫兹调制器，率先实现了皮秒级的高调制深度的太赫兹超快开关；同时制备了多功能的太赫兹器件，在单一器件中实现电开关、光存储和超快调制多种功能。相关研究成果日前相继发表在国际权威学术期刊《先进光学材料》和《光学快讯》上。

太赫兹波具有独特的时域脉冲、低能、谱指纹、宽带等特性，在物理化学、材料科学、生物医学、环境科学、安全检查、卫星通讯等领域有着广阔的应用前景。其中，影响太赫兹技术发展和应用的关键因素之一，是难以获得主动太赫兹调控元器件。发展主动调控的太赫兹元器件有着重要的研究意义。

科研人员设计并制作了基于硅介质的超快调控超表面。通过对硅薄膜进行离子注入和快速热处理工艺，大大减小了硅的载流子寿命并提高了自由载流子浓度。然后通过光刻、刻蚀工艺将硅薄膜加工为能在太赫兹波段共振的圆盘阵列结构的超表面。利用红外飞秒脉冲的激发，率先实现了皮秒级的高调制深度的太赫兹超快开关。

另外，当前研究的太赫兹主动调控器件，只能在单一外场下实现单一的功能，难以适应当今技术发展的要求。该团队基于二氧化钒的绝缘-金属相变，设计了一种太赫兹波段的多功能可调谐复合超表面，并利用高质量二氧化钒薄膜，通过刻蚀、光刻等工艺制备了器件。此复合超表面能够通过加热和施加电流的方式实现对透射太赫兹波的振幅调控，并能够通过电流触发实现室温下对太赫兹波的记忆存储功能，在单一器件上实现了对太赫兹波的多功能调控。

在此基础上，该团队利用自行搭建的两套太赫兹系统测量并分析了量子功能材料与太赫兹波的相互作用，并对其进行了微观机理的解释，为寻找新的可用于太赫兹主动调控器件的功能材料开辟了新路径。