近日，理学院物理系马国宏教授团队在光控超快太赫兹波调造方面获得沉要进展，有关钻研成就以“Highly efficient ultrafast terahertz modulation enabled by unconventional carrier dynamics in HgTe semimetals”为题颁发在国际驰名光学期刊Laser & Photonics Reviews上。

太赫兹技术被普遍以为是未来6G通讯、成像与传感系统的关键发展方向之一。作为其主题器件，高速、低功耗的太赫兹波调造器直接承担着太赫兹通讯与传感系统中信号调控的沉要职能。然而，该领域的发展仍面对关键挑战：不足梦想的资料平台与有效的自动调控伎俩。传统半导体资料（如Si、GaAs、CdTe等）虽具备较高的调造深度，但受限于载流子弛豫寿命，调造速度通常较慢；二维资料（如石墨烯、过渡金属硫化物）虽拥有超快瞬态响应，但其原子级厚度限度了调造深度；而基于贵金属（如Au、Ag）构建的异质结构或超表表，大多仅能实现被动调造，且存在器件损耗大、响应缓慢等问题，难以满足高速太赫兹器件的需要。因而，亟需发展一种兼具高效太赫兹调造能力与超快载流子弛豫个性，同时结构单一、易于与现有半导体工艺兼容的新型资料。

理论上，拥有幼有效质量和长动量散射功夫的光载流子对太赫兹电场的吸收更为高效，而无带隙的能带结构则有利于光载流子的急剧弛豫；谡庖灰馐，钻研团队系统筛选了多种资料系统，最终选定半金属HgTe作为候选资料，并利用光泵浦-太赫兹探测光谱系统，深刻钻研了HgTe薄膜的光控太赫兹调造个性及其瞬态光载流子动力学行为。尝试了局显示，在室温前提下，HgTe薄膜对太赫兹波阐发出极其活络的透射响应：在仅1 μJ/cm?的引发通量下，调造深度即可达到28%；当引发通量提高至21 μJ/cm?时，调造深度进一步提升至73%。在5 K低温前提下，仅需7 μJ/cm?的引发通量即可实现81%的调造深度。这些数值在一致尝试前提下均为目前公开报路的单一资料系统中的最高纪录。此表，HgTe的光载流子弛豫寿命仅为14 ps，且根基不随引发通量变动，可实现高达70 GHz的调造速度。通过理论分析与数值仿照，钻研揭示了HgTe优异的太赫兹调造能力重要源于其半金属个性，其中轻空穴带上的载流子在光电导响应中起主导作用。该钻研不仅深入了对HgTe中光载流子弛豫机造的理解，也凸显了HgTe薄膜在低功耗、全光控超快太赫兹开关器件方面的巨大利用潜力。

UU国际(中国区) - 官方网站马国宏教授与上海技术物理钻研所陈平平教授为本文的共同通讯作者，UU国际(中国区) - 官方网站物理系博士后索鹏为第一作者。索鹏博士自入站以来，已先后获得国度天然科学基金青年项目（No. 12404396）、博士后面上项目（No. 2024M751932）、国度赞助博士后钻研人员打算（B档，No. GZB20240418）以及上海视装超等博士后”激励打算多项科研与人才项主张支持，并作为第一作者或通讯作者颁发论文数篇。

论文链接：https://doi.org/10.1002/lpor.202502004