我國科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)出基于聲子的新型單頻磁控太赫茲源
日前,中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院強(qiáng)磁場科學(xué)中心盛志高課題組瞄準(zhǔn)太赫茲核心元器件這一前沿研究方向,與該院固體物理研究所、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)組成聯(lián)合攻關(guān)團(tuán)隊(duì),研發(fā)出一種新型太赫茲源。相關(guān)研究成果發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上,并申請了發(fā)明專利。
由于其優(yōu)越的波譜性能,太赫茲相關(guān)技術(shù)在通訊、安檢、傳感、國家安全等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景,被稱為“改變未來世界的十大技術(shù)之一”。其廣泛的工程應(yīng)用依賴于多樣的太赫茲元器件。相對于成熟的微波與光學(xué)技術(shù),太赫茲源、太赫茲調(diào)制器、太赫茲探測器等太赫茲核心元器件的開發(fā)方興未艾。 物質(zhì)的基本粒子可以分成兩種,一種自旋是半整數(shù),被稱為費(fèi)米子(比如電子),另一種自旋是整數(shù),被稱為玻色子(比如聲子)。目前常見的太赫茲源(如光電導(dǎo)天線、光整流等)均是基于費(fèi)米子的輻射源,一般發(fā)射寬帶太赫茲波。相對而言,單頻可調(diào)諧的太赫茲源有著更為廣泛的應(yīng)用前景,亟待開發(fā)。 聯(lián)合攻關(guān)團(tuán)隊(duì)采用理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法,選擇二維范德瓦爾斯磁性半導(dǎo)體晶體作為基材,創(chuàng)新性地挖掘其范德瓦爾斯層間呼吸聲子模(玻色子)的優(yōu)異特性,研發(fā)出了頻率為~0.9 THz的單頻太赫茲輻射。最為重要的是:一方面,得益于其玻色子特性,該太赫茲輻射源具有“零閾值”,高品質(zhì)因數(shù)和高輻射效率等優(yōu)點(diǎn);另一方面,由于二維磁性半導(dǎo)體晶體中存在強(qiáng)自旋晶格耦合,磁場可以對該聲子單頻太赫茲輻射有效地進(jìn)行調(diào)控。 這一聲子單頻太赫茲源的成功研發(fā),不僅有助于低維磁性材料中聲子極化子的理解,而且為新型太赫茲源的實(shí)現(xiàn)提供了全新策略。 關(guān)鍵詞: 太赫茲源
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