【行业动态】科学家利用石墨烯以提高产生太赫兹脉冲的效率

来源：中国复合材料学会

12月29日，德国和西班牙的一个研究团队开发了一种基于石墨烯的方法，用于提高科学家能够产生太赫兹脉冲的效率。在该系统中，研究人员在石墨烯片上涂覆了金属层状结构--特别是金层状结构。

科学家目前使用加速器装置（通常很复杂）和大型激光器来产生太赫兹波。新材料系统的能力使其在主动从千兆赫兹频率过渡到太赫兹频率方面与现有的半导体技术兼容，与当前执行该过渡的源和转换器相比，效率更高。

尽管石墨烯是一种已知的频率倍增器（当低太赫兹频率范围[0.3——0.7 THz]的光脉冲照射二维碳材料时，它们会转换为更高的频率），但太赫兹脉冲的高效生成此前一直依赖于极强的输入信号。为了可靠地产生这种信号，一直需要全规模运行的粒子加速器或大型激光系统，这使得该方法与许多应用不兼容。这些应用包括电信（5G及以后）。

超薄的金层片大幅放大了底层石墨烯层中传入的太赫兹脉冲（红色），实现了高效的频率倍增

为了开发出一种场强大幅降低的材料系统，研究人员在石墨烯上涂上了金薄片；功能很像天线，金薄片可以放大石墨烯中传入的太赫兹辐射。研究人员说，在物理系统中，这种特性在石墨烯暴露在片层上的地方提供了非常强的场。

该团队通过将石墨烯层应用到玻璃载体上，随后在石墨烯上蒸镀一层超薄的氧化铝进行绝缘，从而测试了其概念。然后，研究人员又添加了一个金条晶格。低太赫兹范围内的光脉冲打在材料上，使入射辐射的频率倍增，并使该团队能够检测和分析该过程的有效性。

"与未经处理的石墨烯相比，弱得多的输入信号足以产生频率倍增的信号，"研究人员说。原本产生频率倍增信号所需的场强的十分之一，就足以让研究人员观察到频率倍增。一旦转换后，脉冲的功率比使用其他方法的系统强1000多倍。

研究人员报告说，扩大片层的宽度，减少暴露的石墨烯层的覆盖面积，增强了这个过程及其效果。此外，团队成员还展示了实现高达9倍的频率输入增长的能力。

新材料提高了用纯电信号从千兆赫兹过渡到太赫兹的可能性--这意味着要大大减少努力。研究人员说，它可以被集成到芯片上。

研究人员说，太赫兹范围，因此他们的系统，支持材料研究和传感器和探测器的应用。

文章来源：贤集网

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