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德開發(fā)出微型太赫茲發(fā)射器

發(fā)布日期：2013-05-27 瀏覽次數(shù) ：968

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德開發(fā)出微型太赫茲發(fā)射器

近日，德國達姆施塔特工業(yè)大學(xué)的科學(xué)家成功研發(fā)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，從而對工件的質(zhì)量進行無損檢測，或者分析正在運行的發(fā)動機的燃燒過程，甚至不用打開就檢測郵包和信件是否帶有危險的生物物質(zhì)，這些都是波長在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有所改變：達姆施塔特的物理學(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。其核心部件是一個所謂的共振隧道二管（RTD），面積不到1平方毫米，制造工藝基于傳統(tǒng)的半導(dǎo)體技術(shù)，實現(xiàn)了1.111太赫茲的頻率紀(jì)錄。

在對他們的新設(shè)備小型化的過程中，菲格諾瓦團隊花了幾年時間不斷接近微電子的技術(shù)限。共振隧道二管的核心是一個所謂的雙勢壘結(jié)構(gòu)，其中嵌入了一個量子阱（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，它夾在兩個很薄的鋁砷半導(dǎo)體層中。每一層僅幾納米厚。這種雙勢壘結(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)用這個方法進行研究。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)體器件所能達到的zui高頻率。而從理論上講，他們研制的發(fā)射器還能實現(xiàn)更高的、直到3太赫茲的頻率。他們將在未來幾年進一步改進該發(fā)射器，使其達到更高頻率。而利用更高頻率的太赫茲輻射來進行材料分析則可獲得更高的分辨率，即在圖片上可以識別更小的細(xì)節(jié)。新太赫茲發(fā)射器將在電腦、手機和其他電子設(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