太赫兹（THz，0.1–10 THz）辐射广泛应用于通信、成像、安全和生物医学等领域的应用。拓扑半金属已成为一类极具前景且具有变革性的材料类别，凭借其独特的电子带结构，可有效推动太赫兹通信和成像领域的技术突破。增强电磁耦合以实现光与物质的相互作用是发展高性能太赫兹器件的关键。
近日，中科院上海技物所和国科大杭州高等研究院的研究团队提出了一种基于拓扑半金属TaNiTe₅中准一维低能狄拉克费米子的超灵敏太赫兹探测器。该器件集成了非对称蝶形天线以增强场局域化和定向光耦合，通过光热电效应工作，可在毫米波至太赫兹频段实现自供能同/外差双模探测。这项研究展示了该器件在亚太赫兹通信和加密数据信息交换的高质量成像方面的应用潜力。这项研究成果为实现兼具通信与成像功能的太赫兹波段芯片级集成提供了一种新策略。相关研究成果以“Fast and Sensitive On-Chip Homo/Heterodyne Detection for Terahertz Communication and Imaging”为题发表在ACS Nano期刊上。
综上所述，这项研究成功设计并制造了一种集成非对称蝶形天线的金属-半金属太赫兹光电器件，该器件兼具零差检测与外差混频工作模式。该器件在0.02−0.465 THz频率范围内表现出宽带直接探测能力。在外差混频模式下，器件实现了高达108 GHz的射频带宽与26.5 GHz的中频带宽，展现出卓越的高频混频性能。基于其卓越的高速响应特性，TaNiTe₅探测器成功演示了太赫兹图像传输，验证了其在高速太赫兹通信与动态成像应用中的实用潜力。这项研究为宽带、高速、多功能的集成太赫兹探测系统建立了一条可行的技术路径，为片上太赫兹信号处理与自适应感知平台的发展奠定了基础。
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