拓扑绝缘体超材料中的毫瓦级太赫兹谐波产生
光学
2022-11-02 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
在太赫兹频段实现高效、高功率的谐波产生具有技术应用价值，例如在第六代（6G）通信网络中。无质量狄拉克费米子具有极大的太赫兹非线性极化率和谐波转换效率。然而，如近期对石墨烯所展示的，由于入射功率增加时出现的饱和效应，观测到的最大谐波功率受限。在此，我们展示了在 BiSe 拓扑绝缘体及具有表面选择性太赫兹场增强的拓扑绝缘体-光栅超材料结构中的室温太赫兹谐波产生。对于 75 mW 的入射功率，我们获得了接近毫瓦量级的第三次谐波功率——相比基准石墨烯样品提升了两个数量级。我们建立了一个框架，其中这一卓越性能是无质量拓扑表面态的热力学谐波产生的结果，其得益于通过表面-体库仑相互作用对电子热的超快耗散。这些结果是迈向片上太赫兹（光）电子应用的重要一步。
引用
@article{arxiv.2211.00465,
title = {Milliwatt terahertz harmonic generation from topological insulator metamaterials},
author = {Klaas-Jan Tielrooij and Alessandro Principi and David Saleta Reig and Alexander Block and Sebin Varghese and Steffen Schreyeck and Karl Brunner and Grzegorz Karczewski and Igor Ilyakov and Oleksiy Ponomaryov and Thales V. A. G. de Oliveira and Min Chen and Jan-Christoph Deinert and Carmen Gomez Carbonell and Sergio O. Valenzuela and Laurens W. Molenkamp and Tobias Kiessling and Georgy V. Astakhov and Sergey Kovalev},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.00465},
year = {2022}
}