文章来源：今日新材料
千兆赫GHz频率的声子工程Phonon engineering构成了微波声滤波器、声光调制器和量子换能器的基础。太赫兹THz声子工程可以产生具有更高带宽和速度的声滤波器和调制器，以及在更高温度下工作的量子电路。尽管具有潜力，但是，太赫兹声子的设计方法，依然受制于在亚纳米精度时实现所需的材料控制，以及在太赫兹频率下实现有效的声子耦合。
今日，美国 加利福尼亚大学伯克利分校（University of California, Berkeley）Yoseob Yoon，王枫Feng Wang等，在Nature上发文，报道了在范德瓦尔斯异质结构中，原子级薄层的精准整合集成，以有效地产生、探测和操纵太赫兹声子。
利用少层石墨烯作为超宽带声子换能器，将飞秒近红外脉冲转换为光谱含量高达3THz的声学声子脉冲。单层二硒化钨WSe2用作传感器。高保真读出是通过激子-声子耦合和强光-物质相互作用实现的。
在单个异质结构中，检测对入射机械波的响应，并实验了太赫兹声子谱。利用这一材料体系，实验演示了高Q太赫兹声子腔，并展示了在六方氮化硼中的二硒化钨WSe2单层，可以有效地阻挡太赫兹声子的传输。
还比较了测量结果与纳米力学模型，获得了异质界面处的力常数。这一研究结果，可以使太赫兹声子超材料用于超宽带声学滤波器和调制器，并为热工程开辟新的路径。
Terahertz phonon engineering with van der Waals heterostructures.
图1: 具有范德瓦尔斯异质结构的太赫兹声子谱。
图2: 在六方氮化硼hexagonal boron nitridehBN中，声子传播速度的测定。
图3: 太赫兹声子腔和法布里-珀罗模式。
图4: 太赫兹反射和透射光谱，以及一维质量-弹簧模型模拟。
Yoon, Y., Lu, Z., Uzundal, C. et al. Terahertz phonon engineering with van der Waals heterostructures. Nature (2024).
https://doi.org/10.1038/s41586-024-07604-9
https://www.nature.com/articles/s41586-024-07604-9
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