研制具有实用价值的超导量子系统需要进一步提高量子比特的质量, 目前材料及核心表界面缺陷是限制量子比特相干时间的重要因素。微波谐振器作为超导量子芯片的重要组成部分, 可用于表征材料质量及相关器件制备工艺优劣。利用分子束外延 (MBE) 技术在本征硅 (111) 衬底上生长铝 膜, 制备 λ/4 共面波导谐振器。通过硅衬底的处理和高质量铝薄膜的制备, 在 20 mK 的温度和近单光子探测功率下将谐振器本征品质因子提升到 106。

固态等离激元太赫兹波器件正成为微波毫米波电子器件技术和半导体激光器技术向太赫兹波段发展和融合的重要方向之一。本综述介绍AlGaN/GaN异质结高浓度和高迁移率二维电子气中的等离激元调控、激发及其在太赫兹波探测器、调制器和光源中应用的近期研究进展。通过光栅和太赫兹天线实现自由空间太赫兹波与二维电子气等离激元的耦合，通过太赫兹法布里-珀罗谐振腔进一步调制太赫兹波模式，增强太赫兹波与等离激元的耦合强度。在光栅-谐振腔耦合的二维电子气中验证了场效应栅控的等离激元色散关系，实现了等离激元模式与太赫兹波腔模强耦合产生的等离极化激元模式，演示了太赫兹波的调制和发射。在太赫兹天线耦合二维电子气中实现了等离激元共振与非共振的太赫兹波探测，建立了太赫兹场效应混频探测的物理模型，指导了室温高灵敏度自混频探测器的设计与优化。研究表明，基于非共振等离激元激发可发展形成室温高速高灵敏度的太赫兹探测器及其焦平面阵列技术。然而，固态等离激元的高损耗特性仍是制约基于等离激元共振的高效太赫兹光源和调制器的主要瓶颈。未来的研究重点将围绕高品质因子等离激元谐振腔的构筑，包括固态等离激元物理、等离激元谐振腔边界的调控、新型室温高迁移率二维电子材料的运用和高品质太赫兹谐振腔与等离激元器件的集成等。