Resonant tunneling diode oscillatorer til terahertz-bølgedetektion

En halvleder, der er lovende til både at generere og detektere terahertz -stråling, er blevet demonstreret af fysikere på RIKEN. Dette kan hjælpe udviklingen af ​​højtydende integrerede løsninger til terahertz-billeddannelses- og sanseapplikationer samt til højhastigheds-, næste generations trådløse kommunikationssystemer.

Terahertz -stråling er elektromagnetiske bølger med frekvenser på mellem 0,1 og 10 terahertz. Det falder mellem mikrobølger og infrarød stråling på det elektromagnetiske spektrum. Dette område er blevet kaldt terahertz -hullet, fordi det er blevet underudnyttet i applikationer sammenlignet med andre områder af spektret, som er blevet udbredt brugt i mange applikationer.

En grund til, at terahertz -stråling ikke er blevet brugt meget, er, at det traditionelt har været svært at generere og detektere terahertz -stråling. Men de seneste år har oplevet mange fremskridt på dette område, og terahertz -stråling samler interesse for billeddannelse til lufthavnssikkerhed og medicinske formål samt til trådløse kommunikationssystemer, der bruger terahertz -bølger i stedet for mikrobølger som informationsbærer.

Mens halvlederanordninger kendt som resonant tunneling diode (RTD) oscillatorer har været brugt som terahertz -emittere i mange år, Yuma Takida og Hiroaki Minamide fra RIKEN Center for Advanced Photonics har nu vist, at de også kan registrere terahertz -stråling ved stuetemperatur.

"Vores resultat viser, at terahertz RTD -oscillatorer kan bruges som følsomme detektorer for terahertz -bølger, "siger Takida." Dette lover at fremskynde udviklingen af ​​integrerede oscillator- og detektor -enkeltchips, som vil bane vejen mod virkelige terahertz-applikationer. "

RIKEN -parret, der samarbejdede med Safumi Suzuki og Masahiro Asada fra Tokyo Institute of Technology, fremstillet en FTU, der kan fungere i to detektionstilstande. En af disse tilstande var særlig følsom til at detektere terahertz -bølger, med en ydelse, der svarer til diodebaserede detektorer.

"FTU'er har flere vigtige fordele i forhold til andre detektorer, "bemærker Takida." Disse fordele omfatter et bredere dynamisk område på grund af modstand mod høj inputeffekt og en højere følsomhed ved stuetemperatur. Desuden, vi har vist, at en enkelt FTU -enhed kan bruges som både en oscillator og en detektor ved terahertz -frekvenser. "

Takida siger, at den stigende efterspørgsel efter terahertz -teknologi og fremskridt inden for halvlederteknologi gjorde arbejdet muligt.

Teamet forventer, at optimering af designet gør det muligt at fremstille enheder, der fungerer overalt i 0,1–2 terahertz -regionen. Fremtidens arbejde vil fokusere på at forbedre deres FTU -detektors følsomhed og demonstrere integrerede løsninger til blanding af bredbånds heterodyne ved terahertz -frekvenser.