科技日?qǐng)?bào)記者 吳長(zhǎng)鋒
記者從中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院了解到，該院強(qiáng)磁場(chǎng)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(guó)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)研究成果日前發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上，并申請(qǐng)了發(fā)明專(zhuān)利。
中科院合肥研究院供圖
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(guó)家安全等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景，被稱(chēng)為“改變未來(lái)世界的十大技術(shù)之一”。其廣泛的工程應(yīng)用依賴(lài)于多樣的太赫茲元器件。相對(duì)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(cè)器等太赫茲核心元器件的開(kāi)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(chēng)為費(fèi)米子（比如電子），另一種自旋是整數(shù)，被稱(chēng)為玻色子（比如聲子）。目前常見(jiàn)的太赫茲源（如光電導(dǎo)天線(xiàn)、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(duì)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(kāi)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(chǎng)可以對(duì)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： 單頻磁控太
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