近期,穩(wěn)態(tài)強磁場實驗裝置(SHMFF)用戶中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院強磁場科學(xué)中心盛志高研究團隊與固體所以及上??萍即髮W(xué)科研團隊合作,在SHMFF所屬的SM1超快光學(xué)測試系統(tǒng)的支持下,發(fā)明了一種基于強關(guān)聯(lián)氧化物材料的太赫茲寬帶可調(diào)吸收器。該研究揭示了關(guān)聯(lián)電子器件在寬波段范圍的太赫茲光譜性能可調(diào),發(fā)現(xiàn)了關(guān)聯(lián)電子材料二氧化釩是太赫茲可調(diào)諧器件的絕佳候選材料。相關(guān)研究成果以“Photoinduced?Broad-band?Tunable?Terahertz?Absorber?Based?on?a?VO2?Thin?Film”為題,發(fā)表在國際期刊《ACS?Applied?Materials?&?Interfaces》上。??
太赫茲吸收器在太赫茲電磁屏蔽,太赫茲成像和太赫茲熱敏探測等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景,因此吸引了大量科研者的研發(fā)注意力。瞄準未來關(guān)鍵領(lǐng)域的應(yīng)用,要求吸收器不僅具備較高的吸收率,較大的帶寬,還需要主動可調(diào)功能。為了實現(xiàn)太赫茲寬帶可調(diào)強吸收,材料研發(fā)與器件結(jié)構(gòu)設(shè)計至關(guān)重要。??
經(jīng)過多年研發(fā),研究團隊選用強關(guān)聯(lián)電子氧化物作為功能層,采用多層介電結(jié)構(gòu)設(shè)計與光控方法(圖a),最終實現(xiàn)了這一關(guān)聯(lián)電子器件在寬波段范圍的太赫茲光譜性能可調(diào)。所選用的關(guān)聯(lián)電子材料二氧化釩在絕緣體-金屬相變前后,電導(dǎo)率,介電常數(shù)和光學(xué)性質(zhì)會發(fā)生大幅度的變化,而且這種相變可以被溫度,光和電場調(diào)控,因此是太赫茲可調(diào)諧器件的絕佳候選材料。通過光控的方法,團隊在多層器件中實現(xiàn)了大于74%的調(diào)制深度(圖b)。進一步地,在特定激光能量條件下,可以實現(xiàn)寬帶零反射與接近180°的太赫茲相移(圖c)。通過多種測試分析,研究團隊明確了這種主動太赫茲波譜性能調(diào)控的物理起源。??
該工作獲得了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金,中科院前沿科學(xué)重點研究項目、強磁場安徽省實驗室方向基金的支持。??
論文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.0c15297????
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(a)太赫茲脈沖在二氧化釩薄膜與氧化鋁襯底中傳播的示意圖;(b)光控二氧化釩薄膜的太赫茲吸收率變化實驗數(shù)據(jù);(c)光控二氧化釩薄膜的太赫茲反射率與反射相位變化實驗數(shù)據(jù)。?