太赫茲（THz）場增強在高分辨率成像、下一代無線通信和網絡中有著重要的應用。在這項工作中，本研究實驗證明了基于谷間散射理論的用于太赫茲場增強的石墨烯超表面。元表面的每個元原子由嵌入一個石墨烯片中的一個分裂環諧振器（SRR）組成。實驗結果表明，通過電調節石墨烯貼片的導電性，整個樣品的太赫茲場增強了23倍，0.47THz處的透射振幅降低了8.4dB。此外，在0.43THz處的最大相位差達到88°。實驗結果與仿真結果吻合良好。這項研究為探索太赫茲-物質相互作用和非線性光學鋪平了道路。
圖1. （a） 設備的三維示意圖。（b） 元表面的一個元原子。（c）局部裝置和（d）晶胞的SEM圖像。
圖2. （a） 模擬的透射光譜和（b）具有不同費米能級的相光譜。（c） 模擬了不同費米能級的增強因子和相位差。
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圖3. （a） 測量不同偏置電壓下的THz-TDS信號。（b） 測量了不同偏置電壓下的太赫茲場強譜。（c） 測量的透射光譜和（d）具有不同偏置電壓的測量的相位光譜。（e） 測量不同偏置電壓下的增強因子和相位差。
圖4. （a）0eV、（b）0.4eV和（c）1eV的電場分布。
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圖5. 谷間散射過程。（a） 價帶中電子的狀態。（b） 位于導帶的電子的狀態。（c） 位于Γ谷的電子的狀態。
相關研究成果由桂林電子科技大學Fangrong Hu和Mingzhu Jiang等人2023年發表在Nano Letters (鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c03372)上。
原文：Intervalley Scattering Induced Terahertz Field Enhancement in Graphene Metasurface
轉自《石墨烯研究》公眾號
