超快激光图像
EPic实验室的超快激光器是实现超薄太赫兹源的重要组成部分。(由苏塞克斯大学提供)

苏塞克斯大学(University of Sussex)的物理学家开发了一种极薄、大面积的太赫兹半导体表面源,仅由几个原子层组成,与现有的电子平台兼容。

太赫兹来源发出了每秒万亿次振荡的简短光脉冲。在这种规模中,它们太快,无法通过标准电子设备处理,直到最近,通过光学技术处理太慢。这对300GHz限制上方的超快速通信设备的演变具有重要意义 - 例如6G手机技术所需的东西 - 仍然基本上超出了当前电子设备的极限。萨塞克斯州紧急光子(EPIC)实验室的研究人员是表面太赫兹排放技术的领导者,实现了到目前为止所示的最亮和最薄的表面半导体源。其新发展的排放区域,太赫兹的半导体源,比以前实现的10倍,具有可比或甚至更好的性能。

薄层可以放置在现有对象和设备——太赫兹源可以位于的地方,否则将是不可思议的,包括日常用品如茶壶或甚至一件艺术品——开放防伪和物联网,潜力巨大以及以前不兼容的电子产品,如下一代移动电话。

卢克博士彼得斯议员,苏塞克斯大学的欧洲研究委员会项目时间研究所说:“将太赫兹来源放置在无法进入的地方的想法具有很大的科学上诉,但实际上是非常具有挑战性的。太赫兹辐射可以在材料科学,生命科学和安全方面具有最高级的作用。然而,它仍然是现有技术的外星人,包括与日常对象交谈的设备,作为快速扩展的东西的一部分。这一结果是我们的路线中的里程碑,使Terahertz功能更接近我们的日常生活。“

太赫兹波在电磁波谱中介于微波和红外之间,是研究和工业中高度寻求的一种辐射形式。它们有一种天然的能力,可以显示物体的材料组成,就像x射线一样,很容易穿透纸张、衣服和塑料等普通材料,但并不有害。太赫兹成像技术使人们能够“看到”物体的分子组成,并区分不同的材料。之前的发展已经展示了太赫兹摄像机的潜在应用,它可能在机场安检和医疗扫描仪(如用于检测皮肤癌的扫描仪)方面带来变革。

科学家们在太赫兹技术工作的最大挑战之一是与例如灯泡相比,普遍被认为是“激烈的太赫兹来源”是淡淡而笨重的。在许多情况下,需要非常异国情调的材料,例如非线性晶体,使其使其笨重和昂贵。这一要求造成与其他技术集成的后勤挑战,例如传感器和超快通信。

通过从极薄的材料(约25个原子层)开发太赫兹来源,苏塞克斯队克服了这些限制。通过用两种不同类型的激光照射电子级半导体,每个频率或颜色振荡 - 它们能够引出太赫兹辐射的短爆发的发射。

自2000年代初基于两种颜色激光器的三赫兹来源首次演示,这一科学家在该领域工作的科学家长期以来一直受到该领域的突破。基于特殊气体混合物的双色太赫兹来源,如氮,氩或氪,是今天最佳的表演来源之一。对于这种类型的太赫兹生成机制,广泛用于电子技术的半导体仍然是遥不可及的。