稳态强磁场实验装置(SHMFF)用户中科院合肥研究院金沙贵宾厅-优惠大厅盛志高研究团队与固体所以及上海科技大学科研团队合作,在SHMFF所属的SM1超快光学测试系统的支持下,发明了一种基于强关联氧化物材料的太赫兹宽带可调吸收器。该研究揭示了关联电子器件在宽波段范围的太赫兹光谱性能可调,发现了关联电子材料二氧化钒是太赫兹可调谐器件的绝佳候选材料。相关研究成果以“Photoinduced Broad-band Tunable Terahertz Absorber Based on a VO2 Thin Film”为题,发表在国际期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》上。
太赫兹吸收器在太赫兹电磁屏蔽,太赫兹成像和太赫兹热敏探测等领域具有广泛的应用前景,因而吸引了大量的研发注意力。瞄准未来关键领域的应用,要求吸收器不仅要有较高的吸收率,较大的带宽,还需要主动可调功能。为了实现太赫兹宽带可调强吸收,材料研发与器件结构设计至关重要。
经过多年研发,研究团队选用强关联电子氧化物作为功能层,采用多层介电结构设计与光控方法(图a),最终实现了这一关联电子器件在宽波段范围的太赫兹光谱性能可调。所选用的关联电子材料二氧化钒在绝缘体-金属相变前后,电导率,介电常数和光学性质会发生大幅度的变化,而且这种相变可以被温度,光和电场调控,因此是太赫兹可调谐器件的绝佳候选材料。通过光控的方法,团队在多层器件中实现了大于74%的调制深度(图b)。而且,在特定激光能量条件下,可以实现宽带零反射与接近180°的太赫兹相移(图c)。通过多种测试分析,研究团队明确了这种主动太赫兹波谱性能调控的物理起源。
原文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.0c15297
图1:(a)太赫兹脉冲在二氧化钒薄膜与氧化铝衬底中传播的示意图;(b)光控二氧化钒薄膜的太赫兹吸收率变化实验数据;(c)光控二氧化钒薄膜的太赫兹反射率与反射相位变化实验数据。
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