德開發(fā)出微型太赫茲發(fā)射器
近日，德國(guó)達(dá)姆施塔特工業(yè)大學(xué)的科學(xué)家成功出可在常溫下使用的微型太赫茲發(fā)射器，并創(chuàng)造了1.111太赫茲的電子發(fā)射器頻率紀(jì)錄，為太赫茲輻射的廣泛應(yīng)用鋪平了道路。
通過輻射的幫助，穿透日常的材料，如塑料、紙張、紡織品或陶瓷，從而對(duì)工件的質(zhì)量進(jìn)行無損檢測(cè)，或者分析正在運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒過程，甚至不用打開就檢測(cè)郵包和信件是否帶有危險(xiǎn)的生物物質(zhì)，這些都是波長(zhǎng)在0.1毫米至1毫米的太赫茲輻射可能的用途。然而直到目前太赫茲技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用仍很局限，其主要障礙就是其發(fā)射和接收裝置至今仍然十分笨重而且昂貴。
這一情況可能很快就會(huì)有所改變：達(dá)姆施塔特的物理學(xué)家和工程師在邁克爾·菲格諾瓦博士的領(lǐng)導(dǎo)下成功開發(fā)出一種太赫茲輻射發(fā)射裝置。其核心部件是一個(gè)所謂的共振隧道二極管（RTD），面積不到1平方毫米，工藝基于傳統(tǒng)的半導(dǎo)體技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了1.111太赫茲的頻率紀(jì)錄。
在對(duì)他們的新設(shè)備小型化的過程中，菲格諾瓦團(tuán)隊(duì)花了幾年時(shí)間不斷接近微電子的技術(shù)極限。共振隧道二極管的核心是一個(gè)所謂的雙勢(shì)壘結(jié)構(gòu)，其中嵌入了一個(gè)量子阱（QW）。與量子阱有關(guān)的是一層非常薄的銦鎵砷化物半導(dǎo)體層，它夾在兩個(gè)很薄的鋁砷半導(dǎo)體層中。每一層僅幾納米厚。這種雙勢(shì)壘結(jié)構(gòu)，再加上量子力學(xué)效應(yīng)，使太赫茲振蕩器產(chǎn)生的電磁波被反復(fù)放大，而不是減弱，這使得振蕩器可在太赫茲頻率發(fā)出連續(xù)的電磁輻射。
該太赫茲發(fā)射裝置可在室溫下運(yùn)行，這使它更具技術(shù)應(yīng)用前景。例如可以利用共振在太赫茲范圍內(nèi)進(jìn)行分子光譜研究。以前不能用頻譜分析的物質(zhì)，現(xiàn)在都可以在太赫茲范圍內(nèi)用這個(gè)方法進(jìn)行研究。首先受益是醫(yī)藥領(lǐng)域，例如，可以把體內(nèi)的病變組織從健康組織中區(qū)別開來。
菲格諾瓦表示，這是目前有源半導(dǎo)體器件所能達(dá)到的zui高頻率。而從理論上講，他們研制的發(fā)射器還能實(shí)現(xiàn)更高的、直到3太赫茲的頻率。他們將在未來幾年進(jìn)一步改進(jìn)該發(fā)射器，使其達(dá)到更高頻率。而利用更高頻率的太赫茲輻射來進(jìn)行材料分析則可獲得更高的分辨率，即在圖片上可以識(shí)別更小的細(xì)節(jié)。新太赫茲發(fā)射器將在電腦、手機(jī)和其他電子設(shè)備等許多領(lǐng)域獲得至今無法想象的應(yīng)用。
德開發(fā)出微型太赫茲發(fā)射器
會(huì)員1.png)