石墨烯可能是现已知的最非线性的光电材料。它在太赫兹频率范围内的非线性光学系数比其他材料高出许多数量级。在这里，我们展示了石墨烯的太赫兹非线性，无论是对于超短单周期和准单色多周期输入太赫兹信号，都可以通过使用低至几伏特的门控电压有效地控制。例如，在太赫兹三次谐波产生的石墨烯中，最佳的门控能将功率转换效率提高约两个数量级。我们的实验结果与石墨烯非线性的物理模型定量一致，描述了在与超快电场相互作用期间石墨烯电子群中保持的与时间相关的热力学平衡。该研究结果可以为在超高频石墨烯中高效电子信号处理的直接和准确的器件设计和应用提供基础。
 
 
Fig. 1. 石墨烯太赫兹非线性费米能量的热力学模型计算。
 
 
Fig. 2. 太赫兹实验和门控石墨烯样品的示意图。
 
  
Fig. 3. 太赫兹场诱导的 SA 与 TPTP 光谱显示的门控电压的关系。
 
  
Fig. 4. 太赫兹 HHG 的选通依赖性。
 
  
Fig. 5. 热力学模型计算。
 
       相关研究成果于2021年由比勒费尔德大学Dmitry Turchinovich课题组，发表在Science Advances（http://advances.sciencemag.org/content/7/15/eabf9809）上。原文：Electrical tunability ofterahertz nonlinearity in graphene。

转自《石墨烯杂志》公众号