近日，天津大學(xué)在石墨烯太赫茲波調(diào)制的研究中取得了突破性進(jìn)展，該項(xiàng)研究成果發(fā)表在國際著學(xué)術(shù)刊物《Nature Communications》上。這篇題為“Active graphene-silicon hybrid diode for terahertz waves”的論文（Vol. 6, 7082, 2015）報道了利用光電并行機(jī)制對石墨烯-硅的復(fù)合結(jié)構(gòu)進(jìn)行主動調(diào)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(jié)構(gòu)，優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)和機(jī)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(diào)控的導(dǎo)電率及可調(diào)諧的禁帶寬度，石墨烯在太赫茲領(lǐng)域具有許多潛在的應(yīng)用。其中，利用石墨烯對太赫茲波進(jìn)行主動調(diào)控是目前的研究熱點(diǎn)之一。但是，目前國際上通常采用單一式光激發(fā)或電調(diào)制等手段對太赫茲波實(shí)現(xiàn)調(diào)控，其調(diào)制深度受到明顯的限制。

天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院、太赫茲研究中心張偉力教授的團(tuán)隊長期致力于太赫茲光子學(xué)及其功能器件的研究，在太赫茲波產(chǎn)生、探測和人工電磁媒質(zhì)等研究領(lǐng)域取得了多項(xiàng)具有國際原創(chuàng)性的研究成果，相關(guān)研究工作分別發(fā)表在《Nature Communications》、《Advanced Materials》、《Physical Review Letters》等國際著名學(xué)術(shù)刊物上。在前期研究基礎(chǔ)上，該團(tuán)隊博士生李泉、青年教師田震、韓家廣教授等提出了基于石墨烯和半導(dǎo)體的太赫茲波調(diào)控的新方法，即采用石墨烯-硅的復(fù)合結(jié)構(gòu)，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(shí)現(xiàn)對太赫茲信號的大幅度調(diào)制，其調(diào)制深度高達(dá)83%，帶寬覆蓋了0.4－2 THz范圍。在此基礎(chǔ)上研制的太赫茲集成化器件，實(shí)現(xiàn)了對太赫茲波的正向偏壓導(dǎo)通、負(fù)向偏壓截止的光學(xué)“二極管”效應(yīng)。

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(chǔ)，在寬帶太赫茲波調(diào)制器、太赫茲波整流、太赫茲波通信等領(lǐng)域有十分重要的應(yīng)用前景。該工作得到了國家科技部首批重大科學(xué)儀器專項(xiàng)、973計劃、教育部創(chuàng)新團(tuán)隊計劃、國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、國際合作重點(diǎn)項(xiàng)目和太赫茲協(xié)同創(chuàng)新中心的資助。

來源：天津大學(xué)新聞網(wǎng)