研究目的
为了展示一种准近场激发的太赫兹超材料,其具有远超辐射损耗瓶颈的极高Q因子。
研究成果
实验研究了近场条件下激发的超表面太赫兹响应。该混合器件由一块半绝缘砷化镓晶圆构成,一侧集成太赫兹光电导天线,另一侧设置T型谐振器超表面。半绝缘砷化镓厚度为625微米,即超表面处于发射器的近场范围内。仿真显示该超表面的远场共振频率为1.25太赫兹(品质因数Q=4),但在近场激发条件下未观测到此现象。相反,在0.92太赫兹附近观察到异常透射增强效应,其最大透射率比无超表面的光电导天线高出两倍,且品质因数高达41——超过远场太赫兹辐射激发的超表面Q值。
研究不足
增强因子取决于物体与辐射源之间的距离。增强效果受限于625微米厚的SI-GaAs衬底。若将SI-GaAs衬底厚度减至纳米级,可能获得更高的增强因子。
1:实验设计与方法选择:
该器件制备于厚度为625±25微米、<100>晶向的半绝缘砷化镓(SI-GaAs)衬底上,超表面与发射器分别制作于该衬底的两面。
2:样品选择与数据来源:
将衬底切割为11毫米×11毫米的矩形方块。
3:实验设备与材料清单:
金属结构(发射极电极与超表面)由沉积在图案化衬底上的5纳米钛层(Ti)及上方120纳米金层(Au)构成。
4:实验步骤与操作流程:
太赫兹时域光谱实验(TDS)采用泵浦/探测技术,使用脉宽100飞秒、重复频率82兆赫兹的飞秒光纤激光系统。
5:数据分析方法:
相对透射谱通过时域电场傅里叶变换计算得出。
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