Flexible und robuste Te/PET-Filme für ultraschnelle rein optische Terahertz-Modulatoren

KNOXVILLE, TN, 26. August 2026 /24-7PressRelease/ -- Flexible Terahertz-Geräte sind für tragbare Photonik und intelligente Kommunikationssysteme unerlässlich, doch mechanische Verformung kann zu Informationsverlust und Signalunterbrechungen führen. Hier werden Te-Nanofilme auf PET-Substraten als flexible rein optische Terahertz-Modulatoren mit hoher Modulationseffizienz, Pikosekunden-Reaktion, geringer Einfügedämpfung und robuster Biegetoleranz vorgestellt. Das Gerät ermöglicht außerdem eine stabile, auf neuronalen Netzen basierende Bilderkennung unter verschiedenen Biegebedingungen und bietet einen Weg zu flexibler intelligenter Terahertz-Optoelektronik.

Flexible Terahertz-Geräte gewinnen zunehmend an Bedeutung für tragbare Photonik, intelligente Kommunikation, flexible Bildgebung und Sensorsysteme. In diesen Anwendungen dienen Terahertz-Modulatoren als Schlüsselkomponenten zur Steuerung von Terahertz-Signalen. Allerdings sind praktische flexible Geräte oft Biegeverformungen ausgesetzt, die strukturelle Veränderungen, Informationsverlust oder Signalunterbrechungen verursachen können. Daher bleibt die Entwicklung von Terahertz-Modulatoren, die unter mechanischer Verformung eine hohe Leistung beibehalten, eine wichtige Herausforderung.

Tellur-Nanofilme bieten eine vielversprechende Materialplattform für diesen Zweck. Te hat eine einzigartige helikale Kettenstruktur, gute optische Reaktion, hohe Ladungsträgerbeweglichkeit und Umgebungsstabilität. Bei Integration mit flexiblen Polyethylenterephthalat-Substraten können Te-Nanofilme mechanisch robuste und optisch aktive Filme für die Terahertz-Modulation bilden.

In einem neuen Artikel, veröffentlicht in Light: Advanced Manufacturing, entwickelte ein Forschungsteam unter der Leitung von Professor Qingli Zhou von der Capital Normal University und Professor Chen Ge vom Institut für Physik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften flexible Te/PET-Folien für ultraschnelle rein optische Terahertz-Modulatoren. Dieses Gerät mit breitbandiger und geringer Einfügedämpfung erreichte eine hohe Modulationstiefe von 50% auf der Pikosekunden-Zeitskala und eine ultrasensitive Reaktion unter niedriger Pumplicht-Anregung. Diese Ergebnisse zeigen, dass Te/PET-Folien die Grundlage für die Entwicklung flexibler funktionaler Terahertz-Geräte bieten können.

Die Forscher untersuchten weiterhin die mechanische Stabilität des Geräts unter verschiedenen Biegebedingungen. Die transiente Terahertz-Photoreaktion blieb nach wiederholten Biegezyklen und bei kleinem Biegeradius nahezu unverändert. Diese stabile Reaktion hängt mit der mechanischen Toleranz der Te-Nanofilme und der Flexibilität des PET-Substrats zusammen, die dazu beitragen, eine zuverlässige Terahertz-Modulation während der mechanischen Verformung aufrechtzuerhalten.

Um die Informationsverarbeitungsfähigkeit des Geräts zu untersuchen, führte das Team die gemessene Terahertz-Modulationsantwort in ein künstliches neuronales Netzwerk (KNN) für die Bilderkennung ein. Die Erkennungsgenauigkeit blieb unter verschiedenen Biegebedingungen stabil, was zeigt, dass die mechanische Robustheit des Te/PET-Geräts in zuverlässige Informationsverarbeitung umgesetzt werden kann. Dieses Ergebnis legt nahe, dass flexible Terahertz-Modulatoren als Front-End-Funktionseinheiten für intelligente Sensorik und neuromorphe optoelektronische Systeme dienen könnten. Diese Wissenschaftler fassen ihre Arbeit zusammen:

„Wir stellen flexible Te/PET-Folien als mechanisch robuste Plattform für ultraschnelle rein optische Terahertz-Modulation vor. Das Gerät weist eine breitbandige Reaktion, geringe Einfügedämpfung, hohe Modulationseffizienz und eine Pikosekunden-Photoreaktion auf, während es unter Biegeverformung eine stabile Leistung beibehält.“

„Die stabile Terahertz-Reaktion unter verschiedenen mechanischen Zuständen ermöglicht eine zuverlässige, auf neuronalen Netzen basierende Bilderkennung, was das Potenzial von Te-basierten flexiblen Terahertz-Geräten für intelligente Sensorik und tragbare optoelektronische Systeme nahelegt“, fügten sie hinzu.

„Die Ergebnisse bieten eine neue Gerätestrategie für flexible Terahertz-Modulatoren und liefern Anleitung für die Entwicklung mechanisch robuster Terahertz-Optoelektronikgeräte, die in komplexen Verformungsumgebungen arbeiten“, prognostizieren die Wissenschaftler.

Referenzen
DOI
10.37188/lam.2026.086

Original-Quell-URL
https://doi.org/10.37188/lam.2026.086

Förderinformationen
Diese Studie wurde unterstützt durch das Nationale Schlüsselforschungs- und Entwicklungsprogramm Chinas (Nr. 2024YFA1409500), das Postdoc-Stipendienprogramm der CPSF (GZC20252257), die Beijing Natural Science Foundation (Nr. 4264139 und 4262076), die China Postdoctoral Science Foundation (2025M783418), die Beijing Postdoctoral Science Foundation (pc-2025-06), die National Natural Science Foundation of China (Nr. 62075142 und 12222414) und die Youth Innovation Promotion Association der CAS (Nr. Y2022003).

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