近日，微电子学院张翼飞、宋爱民团队提出并实验验证了一种具有显著相位动态调制能力的金属-石墨烯混合太赫兹人工表面等离激元结构。该研究成果以“Active metal-graphene hybrid terahertz surface plasmon polaritons”为题发表在光学领域期刊Nanophotonics（中科院1区，IF=8.449）上。19级硕士生冯明明及20级博士生张葆青为本文共同第一作者，宋爱民教授和张翼飞副教授为共同通讯作者，隶属于山东省高性能微纳器件与芯片集成工程技术研究中心、太阳成tyc33455ccwww纳电子工程研究中心和微电子学院。太阳成tyc33455ccwww为本文第一单位。

表面等离激元是一类沿金属和介质表面传输的具有局域电场增强和突破光学衍射极限特性的电磁表面波，在高灵敏传感、超分辨率成像等领域有着重要应用。近年来，在太赫兹波段利用具有周期性凹槽的一维金属线结构可以实现太赫兹表面等离激元，与传统的光学表面等离激元具有类似的电磁特性。针对在太赫兹波段缺少相位调制技术的问题，团队提出用石墨烯凹槽代替一维金属线上金属凹槽，实现低电压动态可调的金属-石墨烯混合太赫兹人工表面等离激元结构。通过调节石墨烯的电导率改变等效槽深，可以动态改变太赫兹表面等离激元的色散特性，实现了对太赫兹表面等离激元幅度、截止频率以及相位的显著调制。团队在仿真基础上制备器件并进行测试。在低于0.5 V的电压控制下，器件在140~177 GHz实现了大于3 dB的幅度调制，截止频率从200 GHz调至177 GHz，在195 GHz相位调制高达112°。该工作提供了一种在CMOS兼容电压下动态调制太赫兹表面等离激元相位和截止频率的新方法，在非互易和拓扑表面等离激元以及表面等离激元天线阵的波束控制等领域具有潜在应用。

宋爱民教授、张翼飞副教授团队长期从事石墨烯和太赫兹器件相关研究，在使用石墨烯、氧化物半导体等材料的动态调控超表面方面取得一系列进展。本研究得到了国家重点研发计划(2016YFA0301200)、山东省重点研发计划（2019JZZY020109）、国家自然科学基金(61701283)等项目的支持。