近日，紅外科學與技術全國重點實驗室胡偉達、陳效雙、陸衛研究團隊，聯合中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所張凱研究員團隊在反鐵磁半金屬弱局域增強的太赫茲探測取得突破，采用密度泛函理論和ARPES技術揭示了NbFeTe2中反相磁矩與電子自旋相互作用的物理過程以及反鐵磁誘導Anderson局域化的微觀機理，觀察到載流子跳變誘導器件太赫茲響應率隨溫度降低的非線性增強現象，為針對不同應用場景下的寬溫區高性能太赫茲探測器設計提供了新的視角。研究成果以“Antiferromagnetic semimetal terahertz photodetectors enhanced through weak localization”為題，發表在《自然·通訊》(Nature Communications)雜志上。
 

　　研究團隊利用NbFeTe2中的載流子在由反鐵磁磁矩與電子自旋之間相互作用產生的局域態之間的跳變行為，設計了一系列針對不同應用場景的太赫茲探測器。實驗結果表明在載流子跳變溫區內(77~200 K)，器件響應率隨溫度降低呈現非線性增加趨勢。當非對稱天線為材料提供足夠的塞貝克電勢后，載流子可以越過局域態勢壘重新排序，實現室溫太赫茲性能的突破。此外，NbFeTe2/石墨烯異質結的自驅動性能通過內建電場得以優化，達到了220 V W?1的峰值靈敏度和小于20 pW Hz-1/2的噪聲等效功率。這些結果揭示了反鐵磁半金屬在大面積、高速成像應用中的潛力。
 

　　該研究得到了先導專項、國家重點研發計劃、國家自然科學基金等多個項目支持，博士生王東為論文第一作者，王林研究員和王芳副研究員為論文共同通訊作者。
 

局域化物理模型以及器件在不同載流子輸運模式下的太赫茲響應