太赫兹波探测器突破室温难题 加速6G/7G技术发展真相究竟是什么？

研究小组开发了一种在室温下工作的高速、高灵敏度太赫兹波探测器，为下一代 6G/7G 技术的发展铺平了道路。

他们突破的细节发布在《纳米光子学》杂志上。

这一进步解决了检测太赫兹波的挑战，这对于更快的通信速度至关重要。

在半导体场效应晶体管中利用二维等离子体，提供快速响应和高灵敏度。

采用一种新的检测方法，将传统的整流效应与垂直二极管电流非线性相结合。

显著降低高速调制信号中的波形失真，这是以往技术的局限性。

当前通信速度的提高将依赖于太赫兹波。太赫兹波是太赫兹范围内的电磁波，介于电磁波谱的微波和红外部分之间，频率通常从 300 GHz 到 3 THz。

尽管如此，对于传统的基于电子或光子的半导体器件来说，在室温下快速灵敏地检测太赫兹波仍是一项挑战。

这就是二维等离子体的用武之地。在半导体场效应晶体管中，存在一个二维电子通道，其中存在一个集体电荷密度量子，即二维等离子体。这些等离子体是表现出类似流体行为的电子的激发态。它们的非线性整流效应源于这些类似流体的行为，以及它们的快速响应使它们成为在室温下检测太赫兹波的有前途的手段。

“我们在太赫兹波探测器中发现了3D等离子体整流效应，”该研究小组负责人、东北大学电气通信研究所副教授Akira Satou说。“该探测器基于磷化铟高电子迁移率晶体管，它使我们能够将探测灵敏度提高到比基于二维等离子体的传统探测器高出一个数量级以上。”

该检测方法将传统的二维等离激元垂直流体动力非线性整流效应与垂直二极管电流非线性相结合。

它还极大地解决了高速调制信号的多次反射引起的波形失真问题，这是基于二维等离子体的传统探测器的一个关键问题。

与佐藤一起领导的是东北大学新产业创造孵化中心的特聘教授末光哲也教授和理化学研究所先进光子学中心的Hiroaki Minamide。

“我们的新探测机制克服了传统太赫兹波探测器的大部分瓶颈，”Satou补充道。“展望未来，我们希望通过提高设备性能来巩固我们的成就。”