近日，我校光电工程学院山东省太赫兹科学技术及应用创新团队梁兰菊教授课题组设计了一种半导体-金属杂化超材料构成的全光太赫兹逻辑门器件，实现了nor/or布尔运算。研究成果以“design of all-optical multi-logic operation integrated metamaterial-based terahertz logic gate”为题发表在optics express。
太赫兹技术是新一代信息技术6g通信的基础，是世界范围内备受瞩目的研究方向，由于大多数自然物质缺乏对太赫兹波的电磁响应，导致了应用天然材料制备太赫兹功能器件面临巨大挑战，人工设计的超材料结构具备独特电磁特性，将超材料与太赫兹技术结合为太赫兹功能器件的设计提供了可能。
该研究构建了由嵌有半导体锗的金条带、硅板和聚酰亚胺组成的超材料全光太赫兹逻辑门器件。利用外界泵浦光改变超材料的导电性，研究结果发现，无外界泵浦光照射时，器件处在低频段的太赫兹波具有很高的透射系数，且在1.26 thz处具有一个明显的共振谷；有外界泵浦光照射时，器件处在低频处的太赫兹透射系数降低，共振谷减弱或消失。基于此，以泵浦光作为输入信号，透射系数作为输出信号，根据光照-透射响应情况，设计的全光太赫兹逻辑门器件可在0.1 thz处实现nor布尔运算，在1.26 thz处实现or布尔运算。
研究人员进一步研究了锗-金条带宽度和硅板宽度对透射谱和逻辑性能的影响，结果发现锗-金条带变宽可以提高nor逻辑门的可靠性，而硅板变窄（变宽）将使nor（or）逻辑门失效。
论文第一作者是团队青年教师王子群博士，团队带头人梁兰菊教授、闫昕教授与青年教师姚海云博士为共同通讯作者。该研究工作历时1年，得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金、山东省高校科技创新团队及人才支持计划等资助。
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(文图/光电工程学院 编辑/葛晓霞 审核/徐海波）
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