A New Class of Electrically Tunable Metamaterial Terahertz Modulators
可切换超材料为有效操纵电磁波，特别是太赫兹波提供了独特的解决方案，这是困难的，因为自然产生的材料很少可控地响应太赫兹频率。然而，迄今为止，很少有太赫兹调制器同时表现出低衰减和高调制深度。在这封信中，我们提出了一类新的电调谐太赫兹超材料调制器，采用金属频率选择表面（FSS）与电容可调层的电子，有望接近100%的调制深度和< 15%的衰减。我们的设计与现有技术的根本区别是通过独立于金属FSS的自选通电子层实现的调谐。我们的建议适用于所有可能的电可调元件，包括石墨烯，Si，MoS2，氧化物等，从而为在超宽太赫兹频率范围内实现高性能可切换超材料开辟了无数机会。
2013-08-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Three Dimensional Broadband Tunable Terahertz Metamaterials
我们提出了在太赫兹（THz）频率下的光学可调谐磁性三维超材料，其调谐范围为谐振频率的30%。这是通过制造3D阵列结构组成的双开口环谐振器（DSRR）的硅上蓝宝石，使用多层电镀制造。在DSRR的电容区域内的硅中的自由载流子的光激发导致谐振频率从1.74 THz到1.16 THz的红移。所观察到的频率偏移导致从磁到双各向异性响应的过渡，通过电磁模拟和参数检索验证。我们的方法扩展了动态超材料调谐到磁控制，并可能在开关和调制，偏振控制，或可调谐完美吸收器中找到应用。
2013-01-17 cond-mat.mes-hall physics.optics
Terahertz ratchet in graphene 2D metamaterial formed by a patterned gate with an antidot arrayd
University of Regensburg（雷根斯堡大学）；National Cheng Kung University（国立成功大学）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
研究通过图案化栅极与抗点阵列在石墨烯二维超材料中观察到太赫兹诱导的马车效应，通过电势和辐射电场的相互作用调控马车电流方向和大小。
2024-02-06 cond-mat.mes-hall
Ultrafast unidirectional spin Hall magnetoresistance driven by terahertz light field
本文证明单向自旋霍尔磁电阻可在太赫兹频率下由光场激发，用于皮秒级磁状态电学读出，并通过温度依赖性测量揭示电子-磁振子自旋翻转散射的关键贡献，为全电学检测太赫兹磁振子模式提供可能。
2024-08-29 cond-mat.mes-hall
Terahertz metamaterials for light-driven magnetism
本文设计了两种太赫兹超材料（蜻蜓天线和八极天线），分别增强磁场和电场，用于控制凝聚态系统的磁性状态，实现五倍增强和超过1特斯拉及1兆伏/厘米的峰值。
2023-12-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Ultrafast modulation of near-field heat transfer with tunable metamaterials
我们提出了一种依赖于外部可调超材料的主动近场热传递调制机制。观察到一个大的调制效应，可以解释的表面模式，这是显着变化的可控磁电耦合在超材料的存在下，耦合。最后讨论了如何制作实用的皮秒级热调制器。该调制器允许以超快和非接触（通过光学手段）的方式操纵纳米级热通量。
2012-12-26 cond-mat.mes-hall physics.optics
Ultrafast electron heating as the dominant driving force of photoinduced terahertz spin currents
本研究通过太赫兹发射光谱学发现，改变激发光子能量对各类磁性系统中太赫兹自旋电流的动力学和振幅影响甚微，证实超快电子加热而非高能光电子是产生TSCs的主导驱动力。
2025-07-01 cond-mat.mes-hall
Non-destructive Ultrafast Steering of Magnetic Vortex by Terahertz Pulses
以可再现的方式和在超快时间尺度上对磁涡旋动力学进行电控制是寻求具有低能耗的高效自旋电子器件的关键要素。为了有用，控制方案理想地应该是迅速的、可扩展的、非侵入性的，并且导致可靠的磁切换。通过经由外部磁场、自旋极化电流、自旋波或激光脉冲的磁涡旋切换还不能满足这种要求，特别是改变涡旋手性和/或极性的再现性。在这里，我们展示了一个新的包装skyrmion介导的涡旋开关过程驱动的一个简单的序列皮秒电场脉冲通过磁电相互作用。涡旋手性和极性都表现出明确的反转行为。四种不同磁涡旋状态之间的明确重复切换为基于非易失性磁涡旋的信息存储和处理提供了一种能量高效、高度局部化和相干的控制方法。
2019-07-25 cond-mat.mes-hall
Terahertz volume plasmon-polariton modulation in all-dielectric hyperbolic metamaterials
Duke University（杜克大学）；Center for Extreme Materials, Duke University（杜克大学极端材料中心）
本文研究了全介质双曲超材料中通过掺杂和几何参数调控太赫兹高k等离子体极化激元模式的方法与机制。
2026-01-07 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph physics.optics
Coupled metamaterial-phonon terahertz range polaritons in a topological insulator
本文通过TDTS实验展示BST拓扑绝缘体声子与LC超材料光子模式的强耦合，观测到声子极化激元及约0.09的归一化耦合强度，证明可借电磁环境调控材料力学、磁与拓扑自由度。
2024-05-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Absorption-induced transparency metamaterials in the terahertz regime
与预期相反，当有机染料溅射到不透明的多孔金属膜上时，可以在分子的吸收能量处观察到透射带。这种现象被称为吸收诱导透明，当被分子填充时，孔内的光的传播特性的强烈改变有助于这种现象。尽管最初在金属结构中观察到的光学制度，在不同的光谱制度的研究和应用的新途径可以设计。在这里，为了说明吸收诱导的透明度在太赫兹的潜在用途，分子检测的方法，理论分析的支持。
2015-11-17 cond-mat.mes-hall physics.optics
Composite metamaterials with dual-band magnetic resonances in the terahertz frequency regime
利用金膜在硅片上制备了亚波长金属孔阵列（即单层渔网结构）和开口环谐振器阵列（SRR）的复合超材料（CMM）。在太赫兹范围内的坐标测量机的传输测量已经进行。当入射光的电场偏振方向平行于元件SRR的间隙时，观察到了双波段磁共振，即4.40 THz的LC共振和8.64 THz的附加磁共振，它们起源于CMM中导线对中的反平行电流。数值模拟结果与实验结果吻合较好，进一步阐明了双频磁共振的本质。
2009-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Density-independent plasmons for terahertz-stable topological metamaterials
为了有效地将尖端的太赫兹技术集成到紧凑的器件中，高度受限的太赫兹等离子体激元引起了人们的广泛关注。与金属中可见频率的等离子体激元相比，通常在轻杂质半导体或石墨烯中的太赫兹等离子体激元对载流子密度（n）敏感，因此具有容易的可调谐性，然而，这导致不稳定或不精确的太赫兹光谱。通过推导出一个简化的，但普遍的形式的等离子体频率，在这里，我们揭示了一个统一的机制，产生不寻常的n-独立的等离子体（DIP）在所有的拓扑状态与不同的维度。值得注意的是，我们预测，太赫兹DIP可以激发在2D的线和1D的点系统，证实了第一性原理计算几乎所有现有的拓扑半金属与不同的晶格对称性。除了与n无关外，DIP中费米速度和简并因子依赖的特性可以分别用于设计拓扑超晶格和多壁碳纳米管超材料，用于宽带太赫兹光谱和量子化太赫兹等离子体。令人惊讶的是，高空间限制和品质因数，也不敏感的n，可以同时实现在这些太赫兹DIP。我们的研究结果为开发稳定的太赫兹应用的拓扑等离子体器件铺平了道路。
2020-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Milliwatt terahertz harmonic generation from topological insulator metamaterials
在太赫兹频谱域中实现高效、高功率谐波产生具有技术应用，例如在第六代（6 G）通信网络中。无质量狄拉克费米子具有极大的太赫兹非线性极化率和谐波转换效率。然而，所观察到的最大产生的谐波功率是有限的，因为在增加入射功率的饱和效应，如最近所示的石墨烯。在这里，我们展示了室温太赫兹谐波产生的Bi $_2$硒$_3$拓扑绝缘体和拓扑绝缘体光栅超材料结构与表面选择性太赫兹场增强。对于75 mW的入射功率，我们获得了接近毫瓦范围的三次谐波功率-与基准石墨烯样品相比提高了两个数量级。我们建立了一个框架中，这种特殊的性能是由无质量的拓扑表面状态的热力学谐波产生的结果，受益于超快耗散的电子热通过表面-体库仑相互作用。这些结果是芯片上太赫兹（光）电子应用的重要一步。
2022-11-01 cond-mat.mes-hall physics.optics
Ultrafast Optical-Pump Terahertz-Probe Spectroscopy of the Carrier Relaxation and Recombination Dynamics in Epitaxial Graphene
利用光泵太赫兹探测光谱研究了外延石墨烯中光生电子和空穴的超快弛豫和复合动力学。石墨烯在太赫兹频率下的电导率取决于载流子浓度以及载流子能量分布。因此，时间分辨的电导率的研究可以用来探测与载流子带内弛豫和带间复合相关的动力学。我们首次报道了外延石墨烯中的电子-空穴复合时间。我们的研究结果表明，载流子冷却发生在亚皮秒的时间尺度和带间复合时间的载流子密度依赖。
2008-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Terahertz antiferromagnetic dynamics induced by ultrafast spin currents
本文研究铁磁金属/反铁磁绝缘体双层膜，证实超快自旋电流可在皮秒尺度将磁信息传入反铁磁自旋波，为超快磁信息操控开辟新途径。
2024-07-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Rattling motion of a single atom in a fullerene cage molecule sensed by terahertz spectroscopy
随着内嵌金属富勒烯（EMF）超原子态的发现，由于超原子的超快运动改变了富勒烯笼中的电荷分布，使得超原子的性质变得引人注目。然而，观察富勒烯笼中的超快原子运动是非常具有挑战性的，因为动力学过程发生在太赫兹（THz）频率范围内的皮米区域。在这里，我们报告的太赫兹光谱的单一Ce@C82 EMF分子通过使用单分子晶体管的几何形状。由于振动子辅助隧穿过程，在THz光谱中观察到两个宽的光电流峰，并归因于封装的单个Ce原子的弯曲和拉伸运动。这项工作表明，使用纳米间隙电极的THz光谱可以检测单个原子的运动，为皮米级的超快THz纳米科学打开了大门。
2019-04-19 cond-mat.mes-hall
Quantum-Probe Field Microscopy of Ultrafast Terahertz Excitations
微观场的快速演化控制着凝聚态物质中的大多数元激发，并以越来越高的频率驱动微电子电流。然而，除了标称的“射频“之外，获得当地电波形仍然是一个挑战。几种成像方案解决了亚波长场多太赫兹（THz）频率-包括扫描探针技术，电光采样或最近的超快电子显微镜。然而，对样品几何形状、采集速度和最大场的各种约束限制了应用。在这里，我们介绍了无处不在的远场显微镜的超快局部电场的基础上滴铸量子点探针。我们的方法，被称为量子探针场显微镜（QESTA），结合了可见光光子的荧光成像与相位分辨采样的电场深深的亚波长制度。我们捕捉频闪电影的本地化和传播超快太赫兹激发亚皮秒的时间分辨率。该方案采用场驱动调制的光吸收胶体量子点通过量子限制斯塔克效应，可通过远场发光。该QNDO方法是兼容强场样品激发和亚微米分辨率-引入一个路线，在操作过程中的有源纳米结构的超快场成像。
2021-04-06 cond-mat.mes-hall physics.optics
Reversible modulation and ultrafast dynamics of THz resonances in strongly photoexcited metamaterials
我们证明了一个超快的可逆调制共振太赫兹（THz）响应在强光激发的超材料。偶极跃迁~1.6 THz的瞬态谱-时响应随泵浦能量密度的变化呈现明显的非单调变化。跃迁能移、强度、谱宽和密度依赖的超快弛豫表明初始猝灭后共振态的显著再现。我们的模拟，结合从光致瞬态光栅的一阶衍射，再现的显着特点，为设计非线性和频率捷变太赫兹调制器提供了一种新的途径。
2011-12-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Role of Polarization-Photon Coupling in Ultrafast Terahertz Excitation of Ferroelectrics
研究了极化-光子耦合（极化-振荡-感应辐射电场）在超快太赫兹（THz）电场脉冲激发铁电薄膜中的作用。解析理论的发展预测的频率和弛豫时间的三维软模声子（本征极化振荡）是如何调制的辐射电场和外延应变。采用考虑应变-极化-光子耦合动力学的动力学相场模型，模拟了应变单畴铁电薄膜在超快太赫兹脉冲激励下的谐波极化振荡.从这种数值模拟中提取的频率和弛豫时间与分析预测吻合得很好。在相对较薄的薄膜中，预测辐射电场略微降低频率，但显著缩短弛豫时间。这些结果表明，在理解和预测铁电材料对太赫兹和更高频率的超快脉冲的响应时，考虑偏振-光子耦合的必要性。
2022-07-20 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Active modulation of electromagnetically induced transparency analogue in terahertz hybrid metal-graphene metamaterials
电磁感应透明（EIT）的超材料类似物已被深入研究和广泛应用于慢光和增强非线性效应。特别是EIT模拟物的主动调制和超材料中群延迟的良好控制在光通信网络中显示出了巨大的前景。以前的研究集中在光控制的EIT类似物集成到单位电池的光活性材料，然而，响应时间是有限的激发载流子在这些散装材料的恢复时间。石墨烯最近成为一种特殊的光电材料。它显示出皮秒量级的超快弛豫时间，并且其电导率可以通过操纵费米能量来调节。在这里，我们将单层石墨烯集成到基于金属的太赫兹（THz）超材料中，并在可访问的费米能量下实现EIT类似物的共振强度的完全调制。其物理机制在于通过导电石墨烯的复合效应来主动调谐暗模式谐振器的阻尼率。请注意，在我们的工作中，单层形态比孤立的方式更容易制造和操作。这项工作提出了一种新的调制策略的EIT模拟的混合超材料，并铺平了道路，设计非常紧凑的慢光器件，以满足未来的超快光信号处理的需求。
2017-05-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Broadband terahertz generation from metamaterials
太赫兹光谱范围约为0.1至15 THz，是最少探索但技术变革最多的光谱区域之一。当前的一个挑战是开发具有宽带和无间隙光谱的高效和紧凑的太赫兹发射器/检测器，其可以针对各种泵浦光子能量进行定制。在这里，我们展示了有效的单周期宽带太赫兹产生，范围从约0.1至4太赫兹，从一个薄的层的开口环谐振器与几十纳米的厚度在1.5微米（200太赫兹）的电信波长泵浦。太赫兹辐射是由开口环谐振器的磁偶极共振激发产生的，在非共振泵浦下会迅速衰减。这，连同泵浦偏振依赖性和功率缩放的太赫兹发射，确定了在开口环谐振器中的光致非线性电流的作用。我们还揭示了一个巨大的片非线性极化率$\sim$ 10 $^{-16}$ m $^2$ V $^{-1}$，远远超过薄膜和散装非中心对称材料。
2014-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Accessing ultrafast spin-transport dynamics in copper using broadband terahertz spectroscopy
该研究利用宽带太赫兹光谱揭示铜纳米层中超快自旋输运的弹道与扩散特征，为宽带自旋电子器件设计提供基础。
2024-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Active Water Pump Driven by Terahertz Electromagnetic Field
如何高效、易实施、远距离、无损地实现主动泵送，仍然是一个很大的挑战。本文采用分子动力学模拟，首次在无外压梯度的条件下，利用太赫兹电磁波（TEW）在（6，6）单壁碳纳米管（SWCNT）中偏压辐照，激发出一个主动泵，用于水的传输.发现在特征频率为14 THz附近，通过抽运产生超快电导率（高达9.5 /ns）。这种优异的抽运能力归因于TEW与水分子之间的共振耦合，水分子可以持续获得可观的能量，从而打破氢键的束缚和空间对称性。这种提出的TEW驱动泵概念将为极性分子通过人工或生物纳米通道的运输提供指导，特别是在可控，非接触和大规模的过程中。
2021-11-09 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Plasmonic instabilities and terahertz waves amplification in graphene metamaterials
等离子体激元振荡在传统的二维电子气系统中已经被深入研究了40多年，以便在远红外区域找到基于Smith-Purcell效应的真空器件的新替代品。然而，除了多方面的努力，到目前为止，在半导体异质结构中的等离子体激元产生已经非常低效。在这里，我们证明了高迁移率石墨烯超材料的使用，由于其众所周知的更强的光-等离子体耦合相比，半导体材料可以显着提高远红外等离子体放大器和发生器的效率。我们探索电流驱动的等离子体动力学，包括完美的透明度和单层石墨烯结构中的光放大。在宽频率范围内实验观察到石墨烯吸收的电流诱导的完全抑制，随后在室温下对入射的太赫兹辐射进行巨大放大（高达约9%的增益）。这些主动等离子体激元过程由石墨烯器件中相对低的偏置电压触发，导致外部量子效率比主要用于远红外技术的流行的光学到太赫兹转换器件的外部量子效率高约两个数量级。我们的研究结果与石墨烯中等离子体激元的相对低水平的损耗和高度的空间限制相结合，将为广泛的集成高速有源光电子器件开辟途径。
2018-01-14 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Ultrafast interband transitions in nanoporous gold metamaterial
Umeå University（于默奥大学）；CNR NANOTEC Institute of Nanotechnology（意大利国家研究委员会纳米技术研究所）；University of Salento（萨莱诺大学）；University of Rome Tor Vergata（罗马托尔维加塔大学）；Università di Modena e Reggio Emilia（摩德纳和雷焦艾米利亚大学）；Istituto Italiano di Tecnologia（意大利理工大学）
本研究揭示了纳米多孔金超材料中因高电子温度导致的低能能带跃迁，展示了纳米孔隙对超快电子过程的影响及可调电子性质的实现。
2025-06-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast terahertz probes of interacting dark excitons in chirality-specific semiconducting single-walled carbon nanotubes
超快太赫兹光谱通过内部直接偶极允许的最低暗-亮对状态$\sim$ 6 meV之间的跃迁访问共振激发（6，5）SWNT中的{\em暗}激子基态。一个分析模型再现的响应，使瞬态密度的暗激子和{\em e-h}等离子体，振子强度，跃迁能量重整化和动力学的定量分析。%激发诱导重整化。非平衡的，但稳定的，准一维量子态与暗激子相关迅速出现，即使增加非共振光激发，并经历一个独特的交叉复杂的相空间填充%的复杂分布之间的暗和亮对状态，不同的致密的2D/3D激子的影响的热化，冷却和电离的自由载流子。
2015-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Disorder-assisted Robustness of Ultrafast Cooling in High Doped CVD-Graphene
狄拉克费米子是单层石墨烯中狄拉克锥附近的低能集体激发，近年来受到低能太赫兹探测的广泛关注。在未掺杂的石墨烯的情况下，人们普遍理解，超快太赫兹热弛豫主要是由电子-声子耦合（EOP）驱动的，其可以延长到数十和数百皮秒。然而，对于表现出负的光致太赫兹电导率的高掺杂石墨烯，在几皮秒的时间尺度上冷却过程的主导方面仍然没有共识。本文系统地研究了石墨烯太赫兹动力学冷却过程中无序辅助的缺陷散射与电子-声子耦合过程之间的竞争，并解开了这两个过程之间的纠缠。我们从实验上验证了超快无序辅助的晶格-声子相互作用，而不是电子-声子耦合过程，将在太赫兹动力学的超快热弛豫中起关键作用。此外，冷却过程具有鲁棒性，其与泵浦波长和外部温度无关。我们的发现有望在CVD-石墨烯中提出一个相当可能的冷却通道，并为石墨烯基光转换器件的设计增加热电子提取效率。
2021-05-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Ultrafast terahertz superconductor van der Waals metamaterial photonic switch
本研究设计了基于高温超导BSCCO范德华材料的超快太赫兹超材料光子开关，实现相位和幅度调制，开关时间50皮秒，并探讨了光-物质相互作用动力学，适用于通信和量子技术。
2023-12-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.app-ph
Ultrafast All Optical Magnetization Control for Broadband Terahertz Spin Wave Generation
利用飞秒激光脉冲对磁化强度进行全光操纵，可以按需产生太赫兹自旋波。本文提出了一个能量平衡模型，该模型解释了铁、钴、镍、钆和镍$_{2}$ MnSn Heusler合金五种不同磁性金属薄膜从激光脉冲到电子浴的耦合声子、自旋和磁化的能量转移率。基于金属磁性薄膜的居里温度（T $_{C}$），在金属磁性薄膜中出现两种类型的瞬态磁化动力学：I型（Fe、Co和Ni，T $_{C}$ >室温，RT）和II型薄膜（Gd和Ni $_{2}$ MnSn，T $_{C}$ $\approx$ RT）。研究了激光能量密度和脉冲宽度对单脉冲高斯激光的影响以及金属薄膜厚度对磁化动力学的影响。光谱动力学表明，宽带自旋波高达24太赫兹，可以产生全光操纵这些纳米薄膜的磁化。
2020-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast single-nanowire multi-terahertz spectroscopy with sub-cycle temporal resolution
在丰富的太赫兹（THz）光谱范围内的锁相超短脉冲提供了关键的洞察各种现象，如量子限制，一阶相变，高温超导性和纳米材料中的载流子输运。几个周期的场瞬态的超宽带电光采样甚至可以揭示比光的单个振荡周期更快发生的新动力学。然而，传统的太赫兹光谱本质上是有限的合奏测量的衍射极限。因此，它可以测量纳米颗粒、纳米晶体或纳米畴的尺寸、结构、取向和密度的平均介电函数。在这里，我们扩展超宽带时间分辨太赫兹光谱（20 - 50太赫兹）的亚纳米尺度（10 nm），通过结合子周期，场分辨检测（10 fs）与散射型近场扫描光学显微镜（s-NSOM）。我们跟踪的时间依赖性的介电函数在一个单一的光激发InAs纳米线的表面在所有三个空间维度，并揭示了超快（$<$ 50 fs）形成的本地载流子耗尽层。
2016-04-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Ultrafast opto-mechanical terahertz modulators based on stretchable carbon nanotube thin films
对于太赫兹（THz）波的应用，可调谐和快速调制是非常重要的。利用光泵浦太赫兹探测光谱技术研究了单壁碳纳米管（SWCNTs）薄膜的超快载流子复合寿命，在光激发下，其信号具有很高的相对变化，使其成为高速调制器的理想候选材料。在这里，单壁碳纳米管薄膜和可拉伸基板的组合促进了应变下的单壁碳纳米管的机械性能的研究，并使一种新型的光机械调制器的发展。通过对SWCNT膜施加一定的应变，可以微调有效的片电导和调制深度，以优化设计的调制器。由于单壁碳纳米管网络的结构修饰，调制器在应变下表现出3-4个数量级的光电导变化。拉伸用于控制THz信号，在没有应变的情况下调制深度为100%左右，在40%的高应变操作下调制深度为65%。调制器对光束偏振的敏感性也被示出，这也可能对可拉伸偏振器的设计派上用场。我们的研究结果为基于单壁碳纳米管薄膜的高灵敏度可拉伸器件的设计提供了基础。
2022-11-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Grating-graphene metamaterial as a platform for terahertz nonlinear photonics
非线性光学由于其与光学和光电技术的相关性和潜力，是科学和技术应用的一个日益重要的领域。目前，人们正在积极寻找具有有效转换和小材料足迹的合适的非线性材料系统。理想情况下，材料系统应该允许芯片集成和室温操作。二维材料在这方面非常有趣。特别有前途的是石墨烯，它在太赫兹范围内表现出非常大的非线性。然而，二维材料中的光-物质相互作用长度本质上是最小的，因此限制了整体非线性光学转换效率。在这里，我们克服了这一挑战，使用超材料平台，结合石墨烯与光子光栅结构提供场增强。我们测量太赫兹三次谐波产生在这种超材料，并获得一个有效的三阶非线性极化率的大小为3 $\cdot$ 10 $^{-8}$ m $^2$ /V $^2$，或21 esu，基频为0.7太赫兹。这种非线性比我们在没有光栅的情况下获得的石墨烯大50倍。这样的增强对应于具有由于光栅而大三个数量级的强度的三次谐波信号。此外，我们证明了场转换效率高达$\sim$ 1%的第三次谐波使用中等场强的$\sim$ 30 kV/cm。最后，我们表明，谐波超出第三次增强更强烈，使我们能够观察到高达9 $^{\rm th}$谐波的签名。因此，光栅-石墨烯超材料构成了商业上可行的、CMOS兼容的、室温的、芯片集成的THz非线性转换应用的杰出平台。
2020-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Terahertz spin ratchet effect in magnetic metamaterials
研究在Co/Pt磁性反点超材料中揭示太赫兹自旋棘轮与三角光电流的微观起源，并解释二者磁滞宽度差异。
2023-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Terahertz Metamaterial Renormalization of Superconducting Josephson Plasmons in La$_{1.85}$Sr$_{0.15}$CuO$_4$
本研究通过超材料谐振器阵列与铜氧化物超导体LSCO的约瑟夫森等离激元耦合，实现了太赫兹频率的重整化，并展示了可调谐ENZ超材料的非线性响应，为腔操控超导研究提供了新视角。
2024-03-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Ultrafast photocurrents in MoSe$_2$ probed by terahertz spectroscopy
我们利用太赫兹辐射光谱研究了典型的二维半导体过渡金属二硫属化物MoSe $_2$中的飞秒光电流动力学。我们确定了几种不同的机制产生太赫兹辐射响应于超短（$30\,$ fs）的光激发在双层（BL）和多层（ML）样品。在ML中，由于表面电场中光激发的载流子的漂移，面外电流产生皮秒时间尺度的THz辐射。BL发射由面内移位电流产生。最后，我们观察到的振荡约$23\,$太赫兹在从BL样品的发射。我们把振荡归因于两个激子态之间的量子拍频，能量分离为$\sim100\,$ meV。
2020-12-21 cond-mat.mes-hall physics.optics
Ultrafast terahertz conductivity in epitaxial graphene nanoribbons: an interplay between photoexcited and secondary hot carriers
FZU - Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）；Faculty of Mathematics and Physics, Charles University（查理大学数学与物理学院）
研究发现石墨烯窄带中光电导性随泵浦能量变化呈现非单调特性，由光激发载流子与二次热载流子的相互作用主导。
2024-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Terahertz Photoconductivity and Near-Field Imaging of Nanoscale Inhomogeneities in Multilayer Epitaxial Graphene Nanoribbons
FZU - Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）；Faculty of Mathematics and Physics, Charles University（查理大学数学与物理学院）
研究通过太赫兹光谱揭示多层外延石墨烯纳米条带中纳尺度不均匀性的电导特性及光电响应，发现准中性层具有高载流子迁移率和强正光电导率。
2026-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Engineering ultrafast spin currents and terahertz transients by magnetic heterostructures
在基于自旋的电子学中，信息由电子束团的自旋状态编码。处理这些信息需要通过固体控制自旋角动量的传输，最好是在达到迄今为止未开发的太赫兹（THz）制度的频率下。在这里，我们证明，通过实验和理论，飞秒自旋电流爆发的时间形状可以通过使用专门设计的磁性异质结构来操纵。采用激光脉冲将自旋从铁磁Fe薄膜驱动到具有低（Ru）或高（Au）电子迁移率的磁性帽层中。由此产生的瞬态自旋电流检测的超快，非接触式安培计的基础上的逆自旋霍尔效应，转换成太赫兹电磁脉冲的自旋流。我们发现，Ru帽层产生一个相当长的自旋电流脉冲，因为电子注入Ru d状态，具有比Au sp状态小得多的迁移率。因此，自旋电流脉冲和由此产生的THz瞬态可以通过定制磁性异质结构来成形，这为工程高速自旋电子器件以及宽带THz发射器打开了大门，特别是覆盖5至10THz的难以捉摸的范围。
2012-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Achieving 100% amplitude modulation depth in a graphene-based tuneable capacitance metamaterial
本研究提出从衬底背面激发并在石墨烯贴片中引入空气间隙两种方案，克服石墨烯无带隙限制，实现了工作于2.0-2.5太赫兹、调制深度达99.01%振幅和99.99%强度、速度超3兆赫的太赫兹调制器。
2023-12-26 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Element resolved evidence of superdiffusive terahertz spin current arising from ultrafast demagnetization process
本研究通过元素特异性测量发现Ru/Fe₆₅Co₃₅异质结中FeCo层退磁产生的超快自旋电流可使Ru出现3%不对称性的磁衬度，证实Re掺杂会抑制自旋电流、减慢Ru中恢复过程，结果符合超扩散自旋输运模型的界面反射率变化结论。
2023-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
