利用石墨烯制備太赫茲二極管取得突破

天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院太赫茲研究中心張偉力教授團(tuán)隊(duì)在石墨烯太赫茲波調(diào)制的研究中取得了突破性進(jìn)展該項(xiàng)研究成果發(fā)表在國際著名學(xué)術(shù)刊物Nature Communications [6, 7082 2015] 上這篇題為Active graphene-silicon hybrid diode for terahertz waves的論文報(bào)道了利用光電并行機(jī)制對(duì)石墨烯-硅的復(fù)合結(jié)構(gòu)進(jìn)行主動(dòng)調(diào)制的原創(chuàng)性工作

作為典型的二維材料石墨烯具有單層原子結(jié)構(gòu)優(yōu)異的光學(xué)電學(xué)和機(jī)械性能展現(xiàn)出了許多誘人新穎的物理特性由于具有外部可調(diào)控的導(dǎo)電率及可調(diào)諧的禁帶寬度石墨烯在太赫茲領(lǐng)域具有許多潛在的應(yīng)用其中利用石墨烯對(duì)太赫茲波進(jìn)行主動(dòng)調(diào)控是目前的研究熱點(diǎn)之一但是目前國際上通常采用單一式光激發(fā)或電調(diào)制等手段對(duì)太赫茲波實(shí)現(xiàn)調(diào)控其調(diào)制深度受到明顯的限制

張偉力團(tuán)隊(duì)在前期研究基礎(chǔ)上提出了基于石墨烯和半導(dǎo)體的太赫茲波調(diào)控的新方法即采用石墨烯-硅的復(fù)合結(jié)構(gòu)在低功率連續(xù)激光的激勵(lì)下利用極低的電壓0.1-4伏即可實(shí)現(xiàn)對(duì)太赫茲信號(hào)的大幅度調(diào)制其調(diào)制深度高達(dá) 83%帶寬覆蓋了0.4-2 THz范圍在此基礎(chǔ)上研制的太赫茲集成化器件實(shí)現(xiàn)了對(duì)太赫茲波的正向偏壓導(dǎo)通負(fù)向偏壓截止的光學(xué)二極管效應(yīng)該研究成果為太赫茲二維材料和器件的發(fā)展奠定了重要基礎(chǔ)在寬帶太赫茲波調(diào)制器太赫茲波整流太赫茲波通信等領(lǐng)域有十分重要的應(yīng)用前景