Guest Editorial First Issue on the Special Section on Terahertz Technology and Applications

J OURNAL OF ELECTRONI C S CI ENCE AN D TECHNOLOGY, VOL.1 1, N O. 4, DECEM BER 2 01 3

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Gu e s t Ed i t o r i a l Fi r s t I s s u e o n t h e S p e c i a l S e c t i o n o n Te r a he r t z ,

T e c h n o l o g y a nd Ap p l i c a t i o n s J a me s Kol o d z e y Du r i n g t h e p a s t f e w y e a r s,t h e t e r a h e r t z f T Hz 1 re f q ue n c y r e g i me h a s h a d r e n e we d s c i e n t i ic f a n d t e c h n o l o g i c a l i n t c r e s t b e c a u s e o f r e c e n t br e a k t h r o u g hs i n t h e a r e a s o f hi g h p o we r s o ur c e s,s e ns i t i v e d e t e c t o r s,n o v e 1 ma t e ia r l s。a n d h i g h r e s o l u t i o n v i d e o i ma gi n g.Be c a u s e i t

s e n s i t i v e d e t e c t o r s; n o v e l ma t e ia r l s; nd a v i d e o i ma g i ng . Hi g h pe r f o r ma nc e THz s y s t e ms r e q u i r e hi g h p o we r

n a ro wb a n d a nd t u n a b l e s o rc u e s t h a t o p e r a t e a t r o o m t e mpe r a ur t e wi t h o u t c r y o g e n i c c o o l i n g .P r o f .Pe n g— Xi ng a

L i u a n d c o w o r k e r s o f T i nj a i n U n i v e r s i y d t e s c r i b e mo n o c ro h ma t i c a n d t u n a b l e THz g e ne r a t i o n b a s e d o n n o nl i n e r o a p t i c s . THz s i g n a l s we r e p r o

d uc e d b y t h e

l i e s b e t we e n t h e r a d i o re f q ue n c i e s a n d i nf r a r e d wa v e l e n g t hs . t h e t e r a he r t z e l e c t r o ma g n e t i c r e gi o n wa s t ho ug h t t o b e

p r o mi s i n g f o r p r a c t i c a l a p p l i c a t i o n s( 3 O O mi c r o me t e r s me t h o d s o f T H z p a r a me t r i c o s c i l l a t i o n( T P O )a nd b y wa v e l e n g t h c o r r e s p o n d s t o 1 T Hz f re q u e n c y ) .b u t i t s u i t e r e d f r o m v e r y hi g h a t t e nu a t i o n t h r o u g h t he a t mo s p h e r e

d i f e r e n c e r f e q u e n c y g e n e r a t i o n( DF G ) i n ma t e i r a l s s u c h a s t h e o r g a n i c c ys r t a l DAS Lo w— l o s s, h e t e r o d y n e t e r a he r t z de t e c t o r s a r c ne e d e d or f a p pl i c a t i o n s s u c h a s r a d r a nd a c o mmu ni c a t i o n s .P r o f .Bo Zh a n g a nd c o wo r k e r s o f t he Uni v e r s i t y o f El e c ro t n i c Sc i e n c e a nd Te c n o h l o g y o f Chi na i n Ch e n g d u h a v e d e mo n s t r a t e d a n d s i mu l a t e d Sc h o t t k y mi xe r s t h a t o p e r a t e a b o ve 0 . 4 THz a t r o o m t e mpe r a t u r e a s we l l a s c yo r ge n i c

( a b o v e l d B/ me t e r ),a n d w a s f o u n d t o b e

d i ic f u l t t o g e n e r a t e,mo d u l a t e,a n d d e t e c t .On t h e o t h e r ha n d,ma n y no n - p ol a r d i e l e c t ic r ma t e r i a l s a r e t r a n s pa re n t t o THz wa v e s, a l l o wi n g t he d e t e c t i o n o f i n c l us i o ns . i n t e ma l i n ho mog e n e i t i e s,o r ma t e da l s b e h i nd d i e l e c t r i c o bs t a c l e s f o r s e e— t h r o u g h i ma g i ng .I n a d d i t i o n,THz r a d i a t i o n h a s v e r y

l o w p h o t o n e n e r g i e s( 4 . 1 me V p e r 1 T Hz ) wh i c h i s no n— i o n i z i n g a n d s a f e f or l i vi n g t i s s u e, a nd r o o m

t e mp e r a t u r e s,b a s e d o n t e r a h e r t z me mb r a n e i n t e g r a t e d

t e mp e r a t u r e o b j e c t s n a t u r a l l y e mi t a t 3 0 T Hz, f o r e x a mp l e . As de s c r i be d i n t h i s ir f s t S pe c i a 1 S e c t i o n o f t h e J o u na r l o f El e c ro t n i c S c i e nc e a nd Te c n o h l o g y o n t he t o p i c o f Te r a h e r t z T e c n o h l o g y a nd Ap pl i c a t i o ns . s e v e r a l n e w d e v e l o p me n t s i n s o u r c e s,d e t e c t o r s,ma t e ia r l s,a n d i ma g i ng t e c ni h q u e s a r e n o w pr o d u c i n g r a p i d g r o wt h i n he t THz ie f l d . Th e s e ne

w d e v e l o p me n t s wi l l s i g ni ic f a n t l y be n e it f e me r g i n g a p pl i c a t i o n s i n t he f ie l ds o f a s ro t n omy, c o mmu n i c a t i o n s y s t e ms,me d i c i n e,no nd e s t r u c t i v e t e s t i n g, q u a l i t y c o n ro t l, r e mo t e b i o c he mi c a l s e ns i ng, r a d r a s ys t e ms, s e c ur it y, s p e c t r os c o py, nd a s t e a l t h t e c no h l o g y .

c i r c u i t ( T MI C ) t e c h n o l o g y . Te r a he r t z a p pl i c a t i o ns wi l l r e q ui r e h i g h p e r f o m a r n c e

c o mp o n e n t s t h a t a r e c u r r e n t l y a v a i l a b l e f or t h e o p t i c a l, i nf r a r e d,a n d mi c r o wa v e r e g i o n s bu t n o t ye t i n t h e THz re f q u e n c y r e g i me . P r o . Ya f n Zh ng a a nd Ma i . Xi a F u o ft he

C a p i t a l No ma r l Un i v e r s i y t i n B e i j i n g r e p o r t o n g r a p h e n e, a o ne— a t o mi c l a ye r s h e e t o f h o n e y c o mb c a r b o n c ys r t a l t h a t h a s u n i q u e c a r de r ra t ns po r t a n d o p t i c a l p r o p e r t i e s .Th e t e r a he tz r pr o p e ti r e s o f g r a p h e n e re a d i s c u s s e d,i nc l u d i n g r e c e n t t r e n d s f o r d e v i c e a p p l i c a t i o n s . Ma t e r i a l s wi t h h i g

h e l e c t r o ma g n e t i c a bs o r p t i o n a re i mpo r t nt a f or a p p l i c a t i o n s s u c h a s t h e r e d u c t i o n o f i n t e r f e r e n c e .s t e a l t h t e c n o h l o g y,a n d t h e c o n ro t l o f he t r ma l e mi s s i o n s . At THz f re q u e nc i e s,h o we v e r,t he r e a r e f e w

T h e o b j e c t i v e o f t h i s i f r s t S p e c i a l S e c t i o n i s t o p r e s e n t r e s e rc a h a nd d e v e l o p me n t a c t i vi t i e s t h a t a r e c u r r e n t l y t a k i n g p l a c e i n v a r i o us a s p e c t s o f t e r a he r t z s c i e n c e a n d t e c h no l o g y b y b r i n gi n g t o g e t h e r r e c e nt r e s u l t s o n hi g h l y r e l e va nt t o pi c s .I t i s h o pe d t ha t t h i s S p e c i a l S e c t i o n wi l l e n c o ra u g e s c i e n t i s t s nd a e ng i n e e r s t o be c o me e v e n mo r e

n a t u r a l l y o c c u r r i n g ma t e ia r l s t h a t h a v e s ro t n g a b s o r ot i o n c oe厢c i e n t s b u t a r e a l s o c o mpa t i b l e wi h t i n t e g r a t e d c i r c ui t

p r o c e s s i n g P r o . Q f i一

舱n a nd C O W O r k e r s o f t h e

i n t e r e s t e d a n d i n v o l v e d i n t hi s p r o mi s i n g a n d a c t i v e r e s e a r c h re a a .Af t e r a v e r y

c a r e f u l r e v i e w o f ma ny h i g h l y q u a l i ie f d s u bmi s s i o n s,t he e d i t o r i a l c o mm i t t e e a c c e p t e d 5

Un i v e r s i y t o f E l e c t r o n i c S c i e n c e nd a T e c no h l o g y o f Ch i n a i n Ch e n g d u r e po t o r n me t a ma t e r i a l s t h a t a r e r e s o n a n t a b s o r be r s a t THz re f q ue n c i e s .Th e me t a ma t e r i a l s t y pi c a l l y

P a pe r s f o r i n c l us i o n i n t h i s ir f s t S pe c i a l S e c t i o n.

c o n s i s t o f t h r e e l a y e r s:a n e l e c t r i c s p l i t . r i n g r e s o n a t o r, n a i n s u l a t i n g mi d d l e l a y e r, nd a a me t a l l i c b o t t o m l a y e r . T h e v na a l y z e t he me t a ma t e r i a l de v i c e s u s i n g a t r a ns mi s s i o n l i n e

T h e i n c l u d e d P a D e r s re a d i v i d e d i n t o g e n e r a l c a t e g o r i e s a c c o r d i n g t o t h e d i f f e r e n t r e s e a r c h t o p i c s c o n c e ni r n g t e r a h e r t z s c i e n c e a n d t e c no h l o g y:h i g h p o we r s o u r c e s: D i g i t a l O b j e c t I d e n t i i f e r: 1 0 . 3 9 6 9￣ . i s s n . 1 6 7 4 - 8 6 2 X. 2 0 1 3 . 0 4 . 0 0 1

mo d e l; a n d d e mo n s t r a t e t h e o p e r a t i o n o f a b r o a d b a n d T Hz a b s o r

b e r . Wi t h i t s s h o r t wa v e l e n g h t t h a t g i v e s h i g h e r r e s o l u t i o n

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