近日，上海理工大学太赫兹技术创新研究院在庄松林院士带领下，青年教师金钻明和朱亦鸣教授联合南京大学王学锋教授，创新性地提出狄拉克半金属PdTe2薄膜具有作为太赫兹电磁干扰屏蔽材料的巨大潜力，而且通过光诱导的小极化子可以实现太赫兹电磁干扰屏蔽效率的主动动态调控。该研究以“Dynamically controllable Terahertz Electromagnetic Interference Shielding by Small Polaron Responses in Dirac Semimetal PdTe2 Thin Films”为题，发表在《Advanced Functional Materials》期刊上（一区，影响因子18.5），该论文第一作者为博士生郭颖钰。
随着太赫兹科学技术在生物医学成像、传感和光谱学等领域的迅速发展，太赫兹频段范围内的电磁安全风险，如电磁辐射、电磁干扰和信息窃取等，引起了强烈的关注。电磁干扰极大增加了太赫兹系统中断和器件损坏的可能性。许多金属薄膜（如金属箔、碳基材料、石墨烯等）已被用作太赫兹波电磁屏蔽材料。然而，这些材料的电磁干扰屏蔽效率和带宽范围相对有限，电磁干扰屏蔽也难以主动动态调控。因此，需要新材料和新技术来应对这些挑战。
二碲化钯（PdTe2）是一类Ⅱ型狄拉克半金属，具有超导性、低的有效质量、超高的载流子迁移率和强的电子-声子耦合等特性，日益受到关注。基于 Schelkunof理论，电磁干扰屏蔽效率与薄膜的电导率密切相关。PdTe2薄膜具有高的电导率，高于大多数过渡金属硫化物，可与一些传统金属相媲美，表明PdTe2具有作为太赫兹吸收器和电磁干扰屏蔽材料的巨大潜力。
研究团队利用太赫兹时域光谱系统，阐明了PdTe2在太赫兹频率范围内具有高电导率和强电磁干扰屏蔽性能。20 nm厚的PdTe2薄膜在1.78 THz处，电磁干扰屏蔽效率高达24.28 dB，单位厚度电磁干扰屏蔽效率达 1214.00 dB μm−1。相比于常用作太赫兹电磁干扰屏蔽的金属二维材料MXene薄膜，PdTe2薄膜在宽带太赫兹频率范围内的单位厚度电磁干扰屏蔽的平均效率提升了40.36 %。更为重要的是，研究团队通过超快时间分辨的光抽运-太赫兹探测光谱技术，研究了PdTe2薄膜在室温下的光诱导超快载流子动力学。利用狄拉克半金属PdTe2薄膜中的强电子-声子耦合形成的小极化子，实现了飞秒激光诱导长寿命的太赫兹增透效应，进而实现了电磁干扰屏蔽效率的动态控制。在相似的光激发条件下，15 nm 厚的PdTe2薄膜的光激发电磁干扰屏蔽效率变化约1.1 dB，是MXene薄膜的3倍。本研究工作不仅揭示了狄拉克半金属PdTe2的超快光电子学特性，而且展现了II型狄拉克半金属在太赫兹光子学中的实际应用。
PdTe2薄膜中光诱导小极化子实现动态可控的太赫兹电磁干扰屏蔽
该工作得到国家重点研发计划（2023YFF0719200）、国家自然科学基金委科学中心项目（61988102）等的资助。
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