用于共振太赫兹场驱动超快电子发射的 3D 打印光阴极

超短光发射电子束可在亚皮秒时间尺度内提供高电子流，从而实现对超快物理过程的纳米尺度时间分辨研究。非共振导电纳米尖通常用以实现高亮度纳米级光电子源。然而，此类发射体需要复杂且不可规模化的制备工艺，重现性差。近期亦有通过光刻制备的平面共振天线研究，亦因其优越的场增强特性。但这类结构的电子发射平行于衬底平面，限制了其作为电子源的实际应用。本工作中，我们提出一种由高分辨率 3D 打印实现的面外共振纳米天线设计，用于场驱动光发射。数值与实验证据表明，金包覆的太赫兹共振纳米锥在其顶端提供大局部电场，自动确保面外相干电子发射与加速。我们展示该共振结构可便捷排布为阵列形式，通过集体太赫兹响应进一步显著增强电子提取。值得注意的是，这种集体行为亦可被用于提升单个纳米源的光发射。我们的方法为新一代可复现制备且可任意设计的光阴极开辟了道路，显著放宽了对强太赫兹驱动源的要求。