科学家制造出高功率太赫兹波纳米器件
- 2020/4/1 8:36:30 11680
- 来源：传感器专家网
【仪表网 仪表研发】3月31日消息，据外媒报道，来自瑞士洛桑的功率和宽带隙电子研究实验室(POWERlab)的科学家已经制造出一种能够产生高功率太赫兹(THz)波的纳米器件。该设备通过产生强大的“火花”来实现，该电压在皮秒范围内从10 V(或更低)到100 V的峰值升高。由Elison Matioli教授领导的研究小组表示，有一天可以将该技术安装在智能手机和其他手持设备中，从而帮助工程师开发更快的无线通信，并进一步推动医疗和安全成像系统的革命。
纳米器件可以通过其实现的柔性基板。图片由EPFL / POWERlab提供。
据悉，一直以来，太赫兹波以极高的频率振荡-每秒1000亿至30万亿个周期，并且可以穿透各种材料，包括木材和石墙，它们还可以携带大量数据以及检测空气污染，由于这些特性，工程师和科学家们都一直在尝试利用太赫兹波来构建未来的无线设备。但是，传统的电子设备只能以每皮秒一伏的速度进行切换，这使其速度至少比产生大功率太赫兹波所需的速度慢十倍，因此到目前为止，大多数通过常规电子设备实现此目标的尝试已转化为繁琐且昂贵的过程。
为了制造新的纳米器件，Matioli的团队将两个金属板隔开20纳米，然后向其中一个施加增量电压，这导致其中一块金属板上的电子激增并形成纳米等离子体，一旦电压达到某个阈值，电子便被转移到另一块金属板上。该设备每秒估计有5000万个信号，产生了一个高强度脉冲，该脉冲产生了高频波，当连接到天线时，该设备能够产生、引导和辐射高能太赫兹波。
研究人员解释道，获得高能量和高频脉冲都是一项了不起的成就。因为高频半导体器件的尺寸为纳米级，它们只能承受几伏特的电压才能爆发，与此同时，高功率器件又太大又太慢，无法产生太赫兹波。为了解决该问题，研究人员随后决定将与等离子体的旧领域相关的原理与新的纳米级制造技术相结合。
研究人员称，由于太赫兹波是一种非电离辐射，因此不会对人体健康构成威胁。实际上，过去成功使用该技术(如果进行更大且更昂贵的尝试)获得了与机场扫描有关的应用程序。现在，该领域的新研究不仅为无线通信应用提供了可能性，而且还为那些为医疗保健和安全目的而开发的成像系统提供了可能性。此外，考虑到这些纳米器件的构造相对简单，可以以非常低的成本批量生产它们。
这项研究的第一作者，博士生穆罕默德·萨米扎德·尼古(Mohammad Samizadeh Nikoo)说：“这些纳米器件一方面带来了极高的简便性和低成本，另一方面却表现出了出色的性能。考虑到这些独特的特性，纳米等离子体可以为超快电子领域塑造一个不同的未来。展望未来，这项技术可能适合于许多应用，包括与晶体管等其他电子设备的集成。”
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