近日，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院強(qiáng)磁場科學(xué)中心盛志高課題組與上海大學(xué)博士金鉆明博士、合肥研究院固體物理研究所研究員蘇付海合作，首次實(shí)現(xiàn)了基于石墨烯的太赫茲應(yīng)力調(diào)制器。

太赫茲（Terahertz，THz）一般是指頻率介于1011~1013頻段的亞毫米電磁波。由于優(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”。作為太赫茲應(yīng)用核心部件的太赫茲調(diào)制器，是目前該領(lǐng)域研究的重要對象。為了實(shí)現(xiàn)高效、低損耗的調(diào)制效果，在傳統(tǒng)電學(xué)、光學(xué)方法之外，獲得新的太赫茲調(diào)制路徑是目前亟需解決的科學(xué)問題。

在該研究中，盛志高課題組博士研究生成龍構(gòu)建了基于二維電子材料石墨烯的應(yīng)力調(diào)制器件，通過采用自主搭建的太赫茲時(shí)域譜系統(tǒng)（THz-TDS），系統(tǒng)研究了該器件的應(yīng)力調(diào)制特性。研究表明，基于石墨烯的器件具有優(yōu)異的調(diào)制效果。調(diào)制深度大，在1THz處的調(diào)制深度高達(dá)26%，且還有進(jìn)一步提升空間；可雙向調(diào)制，張/壓應(yīng)力下的太赫茲波調(diào)制分別為正/負(fù)；重復(fù)性和穩(wěn)定性好，這得益于所選擇的材料——石墨烯具有優(yōu)異的機(jī)械和電學(xué)性能；低插入損耗，基于應(yīng)力的太赫茲調(diào)制技術(shù)主要基于本征載流子遷移率分布的調(diào)控，并沒有非平衡載流子產(chǎn)生，故而具有遠(yuǎn)低于電學(xué)和光學(xué)調(diào)制的插入損耗。該調(diào)控機(jī)制可用于制備高速太赫茲調(diào)制器，在未來的太赫茲應(yīng)用中具有良好的發(fā)展前景。

相關(guān)研究成果發(fā)表在《先進(jìn)光學(xué)材料》上。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)、中科院前沿科學(xué)重點(diǎn)研究項(xiàng)目、“青年千人計(jì)劃”等的資助。

太赫茲應(yīng)力調(diào)制器示意圖