天津大學精密儀器與光電子工程學院、太赫茲研究中心張偉力教授團隊在石墨烯太赫茲波調制的研究中取得了突破性進展，該項研究成果發(fā)表在國際著名學術刊物Nature Communications [6, 7082 (2015)] 上。這篇題為“Active graphene-silicon hybrid diode for terahertz waves”的論文報道了利用光電并行機制對石墨烯-硅的復合結構進行主動調制的原創(chuàng)性工作。
作為典型的二維材料，石墨烯具有單層原子結構，優(yōu)異的光學、電學和機械性能，展現(xiàn)出了許多誘人、新穎的物理特性。由于具有外部可調控的導電率及可調諧的禁帶寬度，石墨烯在太赫茲領域具有許多潛在的應用。其中，利用石墨烯對太赫茲波進行主動調控是目前的研究熱點之一。但是，目前國際上通常采用單一式光激發(fā)或電調制等手段對太赫茲波實現(xiàn)調控，其調制深度受到明顯的限制。
張偉力團隊在前期研究基礎上，提出了基于石墨烯和半導體的太赫茲波調控的新方法，即采用石墨烯-硅的復合結構，在低功率連續(xù)激光的激勵下，利用極低的電壓(0.1-4伏)即可實現(xiàn)對太赫茲信號的大幅度調制，其調制深度高達83%，帶寬覆蓋了0.4-2 THz范圍。在此基礎上研制的太赫茲集成化器件，實現(xiàn)了對太赫茲波的正向偏壓導通、負向偏壓截止的光學“二極管”效應。該研究成果為太赫茲二維材料和器件的發(fā)展奠定了重要基礎，在寬帶太赫茲波調制器、太赫茲波整流、太赫茲波通信等領域有十分重要的應用前景。
作為典型的二維材料，石墨烯具有單層原子結構，優(yōu)異的光學、電學和機械性能，展現(xiàn)出了許多誘人、新穎的物理特性。由于具有外部可調控的導電率及可調諧的禁帶寬度，石墨烯在太赫茲領域具有許多潛在的應用。其中，利用石墨烯對太赫茲波進行主動調控是目前的研究熱點之一。但是，目前國際上通常采用單一式光激發(fā)或電調制等手段對太赫茲波實現(xiàn)調控，其調制深度受到明顯的限制。
張偉力團隊在前期研究基礎上，提出了基于石墨烯和半導體的太赫茲波調控的新方法，即采用石墨烯-硅的復合結構，在低功率連續(xù)激光的激勵下，利用極低的電壓(0.1-4伏)即可實現(xiàn)對太赫茲信號的大幅度調制，其調制深度高達83%，帶寬覆蓋了0.4-2 THz范圍。在此基礎上研制的太赫茲集成化器件，實現(xiàn)了對太赫茲波的正向偏壓導通、負向偏壓截止的光學“二極管”效應。該研究成果為太赫茲二維材料和器件的發(fā)展奠定了重要基礎，在寬帶太赫茲波調制器、太赫茲波整流、太赫茲波通信等領域有十分重要的應用前景。
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