【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】石墨烯基異質(zhì)結(jié)材料在太赫茲(THz)光電探測及高效傳感等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大應(yīng)用價值，伴隨材料低維化和器件小型化的進程加快，在微觀尺度上探究異質(zhì)結(jié)的光場響應(yīng)機理對材料工藝優(yōu)化及器件性能提升十分重要。然而傳統(tǒng)THz表征方法的空間分辨率有限(通常在百微米量級)，且光與異質(zhì)結(jié)構(gòu)相互作用過程極為復(fù)雜，因而實現(xiàn)石墨烯基異質(zhì)結(jié)的THz納米光譜成像及局域介電特性表征面臨顯著挑戰(zhàn)。
 

　　近日，中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院(簡稱“重慶研究院”)王化斌研究員團隊和清華大學(xué)熊啟華教授團隊等合作，在ACS Nano發(fā)表了題為" Nanoscale Spatially Resolved Terahertz Response of a PbS-Graphene Heterostructure"的研究論文，從納米級空間分辨水平揭示了PbS-石墨烯異質(zhì)結(jié)的THz近場響應(yīng)機理。
 

　　在本工作中，研究團隊建立了基于THz近場光學(xué)顯微鏡的異質(zhì)結(jié)高光譜成像及介電特性表征方法。對采用自下而上方法制備的PbS-石墨烯異質(zhì)結(jié)進行了THz近場光譜成像，結(jié)合仿真模擬分析了異質(zhì)結(jié)各層材料介電、厚度以及表面粗糙度對THz近場響應(yīng)的影響。特別地，通過發(fā)展多層有限偶極子模型，實現(xiàn)了納米近場高光譜到THz介電特性的準確反演，成功重構(gòu)了PbS-石墨烯異質(zhì)結(jié)構(gòu)的介電常數(shù)和電導(dǎo)率圖像。該工作不僅在納米尺度上揭示了異質(zhì)結(jié)構(gòu)的THz近場響應(yīng)機理，同時還將THz近場光譜變化與異質(zhì)結(jié)形貌及介電特性有效關(guān)聯(lián)，為異質(zhì)結(jié)材料及THz器件的納米光子學(xué)量化研究提供了技術(shù)平臺。
 

PbS-石墨烯異質(zhì)結(jié)的納米分辨THz響應(yīng)特性研究示意圖
 

　　重慶研究院邱付成助理研究員和馮雙龍研究員為論文第一作者；重慶研究院王化斌研究員和清華大學(xué)熊啟華教授為論文通訊作者。此研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院核心關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)項目和重慶市自然科學(xué)基金重點項目的資助。