《光：科学与应用》

石墨烯超材料实现100%调幅深度

英国剑桥大学的Wladislaw Michailow团队利用石墨烯基可调谐电容超材料，在太赫兹波段实现100%的调幅深度。相关成果近日发表于《光：科学与应用》。

要想有效控制太赫兹辐射，需要快速、高效的调制器，且调制器的调制深度要大。这通常需要使用超材料。基于超材料的有源调制器可以通过在超材料中放置石墨烯作为可调谐元件，来实现高电场约束区域的分路。然而，在这种常见方法中，石墨烯是一个可变电阻，而调制是通过共振的电阻性衰减实现的。石墨烯的无间隙特性导致其导电性有限，因此实现100%调幅深度仍然具有挑战性。

研究团队将纳米级石墨烯电容器嵌入超材料谐振器的间隙中，从而将核心调制机制从电阻性衰减切换到电容性调谐。他们通过激发器件衬底侧的方式，进一步扩展了光学调制范围，展示了具有超过4个数量级调制深度和30MHz重构速度的太赫兹调制器。

这些可调电容调制器是电控固态器件，能够在石墨烯电导率低于0.7mS时实现完全调制。这一方法可应用于增强基于二维电子气的各类超材料调制器的调制性能，为太赫兹通信、实时成像和波导模拟计算领域开辟了新的方向。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41377-025-01945-4