石墨烯可能是現(xiàn)已知的最非線性的光電材料。它在太赫茲頻率范圍內(nèi)的非線性光學(xué)系數(shù)比其他材料高出許多數(shù)量級(jí)。在這里，我們展示了石墨烯的太赫茲非線性，無論是對(duì)于超短單周期和準(zhǔn)單色多周期輸入太赫茲信號(hào)，都可以通過使用低至幾伏特的門控電壓有效地控制。例如，在太赫茲三次諧波產(chǎn)生的石墨烯中，最佳的門控能將功率轉(zhuǎn)換效率提高約兩個(gè)數(shù)量級(jí)。我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與石墨烯非線性的物理模型定量一致，描述了在與超快電場相互作用期間石墨烯電子群中保持的與時(shí)間相關(guān)的熱力學(xué)平衡。該研究結(jié)果可以為在超高頻石墨烯中高效電子信號(hào)處理的直接和準(zhǔn)確的器件設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供基礎(chǔ)。
Fig. 1. 石墨烯太赫茲非線性費(fèi)米能量的熱力學(xué)模型計(jì)算。
Fig. 2. 太赫茲實(shí)驗(yàn)和門控石墨烯樣品的示意圖。
Fig. 3. 太赫茲場誘導(dǎo)的 SA 與 TPTP 光譜顯示的門控電壓的關(guān)系。
Fig. 4. 太赫茲 HHG 的選通依賴性。
Fig. 5. 熱力學(xué)模型計(jì)算。
相關(guān)研究成果于2021年由比勒費(fèi)爾德大學(xué)Dmitry Turchinovich課題組，發(fā)表在Science Advances（http://advances.sciencemag.org/content/7/15/eabf9809）上。原文：Electrical tunability ofterahertz nonlinearity in graphene。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號(hào)
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