上海技物所在反鐵磁半金屬弱局域態(tài)非平衡太赫茲探測機(jī)理研究方面取得突破

　　【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，紅外科學(xué)與技術(shù)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室胡偉達(dá)、陳效雙、陸衛(wèi)研究團(tuán)隊(duì)在反鐵磁半金屬弱局域增強(qiáng)的太赫茲探測取得突破，采用密度泛函理論和ARPES技術(shù)揭示了NbFeTe2中反相磁矩與電子自旋相互作用的物理過程以及反鐵磁誘導(dǎo)Anderson局域化的微觀機(jī)理，觀察到載流子跳變誘導(dǎo)器件太赫茲響應(yīng)率隨溫度降低的非線性增強(qiáng)現(xiàn)象，為針對不同應(yīng)用場景下的寬溫區(qū)高性能太赫茲探測器設(shè)計(jì)提供了新的視角。研究成果以“Antiferromagnetic semimetal terahertz photodetectors enhanced through weak localization”為題，發(fā)表在《自然·通訊》(Nature Communications)雜志上。
 

　　研究團(tuán)隊(duì)利用NbFeTe2中的載流子在由反鐵磁磁矩與電子自旋之間相互作用產(chǎn)生的局域態(tài)之間的跳變行為，設(shè)計(jì)了一系列針對不同應(yīng)用場景的太赫茲探測器。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在載流子跳變溫區(qū)內(nèi)(77~200 K)，器件響應(yīng)率隨溫度降低呈現(xiàn)非線性增加趨勢。當(dāng)非對稱天線為材料提供足夠的塞貝克電勢后，載流子可以越過局域態(tài)勢壘重新排序，實(shí)現(xiàn)室溫太赫茲性能的突破。此外，NbFeTe2/石墨烯異質(zhì)結(jié)的自驅(qū)動(dòng)性能通過內(nèi)建電場得以優(yōu)化，達(dá)到了220 V W?¹的峰值靈敏度和小于20 pW Hz-1/2的噪聲等效功率。這些結(jié)果揭示了反鐵磁半金屬在大面積、高速成像應(yīng)用中的潛力。
 

　　該研究得到了中國科學(xué)院先導(dǎo)專項(xiàng)、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金等多個(gè)項(xiàng)目支持，博士生王東為論文第一作者，王林研究員和王芳副研究員為論文共同通訊作者。
 

局域化物理模型以及器件在不同載流子輸運(yùn)模式下的太赫茲響應(yīng)