太赫兹研发网

来源：（日本）东北大学（Tohoku University）；太赫兹研发网余郑璟博士编译

器件结构的鸟瞰图和器件表面的电子显微照片。
G1：栅极1电极，G2：栅极2电极，D：漏极，S：源极。
图片来源：田村晃一（Koichi Tamura）等

在从无线电波到X射线和伽马射线的电磁频谱上，存在着传统电子设备难以操作的盲区。这些盲区就是被太赫兹光波所占据。

太赫兹波的波长约为10微米至1毫米，在所有电磁波中可谓是独一无二。其振动频率与组成物质的分子频率相重叠，可用于检测物质，因为几乎每一个在太赫兹波段工作的分子都有自身独特的指纹光谱。

能够充分利用太赫兹波能量的技术将对光谱学、成像学以及6G和7G技术的发展产生重大的影响。

现在，一个日本的研究团队已经成功地探测到室温下具有快速响应和高敏度的太赫兹波。该团队由（日本）东北大学电子通信研究所（RIEC）的佐藤明树（Akira Satou）副教授和日本理研大学高级光子学中心（RIKEN Center for Advanced Photonics）的米南弘明（Hiroaki Minamide）教授领导。

他们的科研突破细节于2022年12月2日在《应用物理快报-光子学》（APL Photonics）杂志上以专题文章的形式在线发布。

当保持栅极1偏置时，测量的光电压输出（峰值高度）与栅极2偏置电压的关系从最小电荷中性点变为正高。示意图绘制了晶体管沟道中的横截面载流子密度和温度分布。
图片来源：田村晃一（Koichi Tamura）等

石墨烯是一种在蜂窝晶格中结晶的碳原子单原子层材料，长期以来石墨烯一直被视为能实现快速响应、高灵敏度、室温下可操作的太赫兹波探测器的答案。但太赫兹光波的独特性使得实现这一目标变得十分困难。

众所周知，光电探测是利用由电磁波吸收加热电子与空穴空间热扩散所产生的电动势效应，才能实现快速、灵敏地对太赫兹波进行探测。

然而，电流光热探测器具有复杂的双极结构，要求探测器中的两个电极由不同的材料制成。这使得实现高性能和大规模生产极具挑战性。

该研究小组的成功得益于一项新的原理，该原理即使在最简单的晶体管器件中也可实现检测操作。

测量电流检测灵敏度和噪声等效功率对漏极偏置的依赖性。
图片源：田村晃一（Koichi Tamura）等。

佐藤明树（Akira Satou）副教授表示：“我们使用了一种带有石墨烯的单极型晶体管，其中就只涉及电子。此外，相同类型的金属可用于所有的电极。”