Tahun lepas, pasukan Sheng Zhigao, seorang penyelidik di Pusat Medan Magnet Tinggi Institut Sains Fizikal Hefei, Akademi Sains China, telah membangunkan modulator elektro-optik terahertz yang aktif dan pintar yang bergantung pada peranti eksperimen medan magnet tinggi keadaan mantap. Kajian ini diterbitkan dalam ACS Applied Materials & Interfaces.
Walaupun teknologi terahertz mempunyai ciri spektrum yang unggul dan prospek aplikasi yang luas, aplikasi kejuruteraannya masih terhad secara serius oleh pembangunan bahan terahertz dan komponen terahertz. Antaranya, kawalan aktif dan pintar gelombang terahertz melalui medan luaran merupakan hala tuju penyelidikan yang penting dalam bidang ini.
Bertujuan untuk hala tuju penyelidikan canggih bagi komponen teras terahertz, pasukan penyelidikan telah mencipta modulator tekanan terahertz berdasarkan bahan dua dimensi grafena [Adv. Optical Mater. 6, 1700877(2018)], modulator fotokawalan jalur lebar Terahertz berdasarkan oksida yang sangat berkaitan [ACS Appl. Mater. Inter. 12, After 48811(2020)] dan sumber terahertz terkawal magnet frekuensi tunggal baharu berasaskan fonon [Advanced Science 9, 2103229(2021)], filem vanadium dioksida elektron oksida yang berkaitan dipilih sebagai lapisan berfungsi, reka bentuk struktur berbilang lapisan dan kaedah kawalan elektronik yang diguna pakai. Modulasi aktif pelbagai fungsi penghantaran, pantulan dan penyerapan terahertz dicapai (Rajah a). Keputusan menunjukkan bahawa selain daripada transmitansi dan penyerapan, fasa pantulan dan refleksi juga boleh dikawal secara aktif oleh medan elektrik, di mana kedalaman modulasi pantulan boleh mencapai 99.9% dan fasa pantulan boleh mencapai modulasi ~180o (Rajah b). Lebih menarik lagi, untuk mencapai kawalan elektrik terahertz pintar, para penyelidik mereka bentuk peranti dengan gelung maklum balas "terahertz - elektrik-terahertz" baharu (Rajah c). Tanpa mengira perubahan dalam keadaan permulaan dan persekitaran luaran, peranti pintar boleh mencapai nilai modulasi terahertz yang ditetapkan (dijangka) secara automatik dalam masa kira-kira 30 saat.
(a) Gambarajah skematik bagimodulator elektro optikberdasarkan VO2
(b) perubahan ketransmitans, kebolehpantulan, penyerapan dan fasa pantulan dengan arus terampai
(c) gambarajah skematik kawalan pintar
Pembangunan terahertz yang aktif dan pintarmodulator elektro-optikberdasarkan bahan elektronik yang berkaitan memberikan idea baharu untuk merealisasikan kawalan pintar terahertz. Kerja ini disokong oleh Program Penyelidikan dan Pembangunan Utama Negara, Yayasan Sains Semula Jadi Negara dan Dana Hala Tuju Makmal Medan Magnet Tinggi Wilayah Anhui.
Masa siaran: 8 Ogos 2023