科技日報記者 張佳欣
美國麻省理工學院網(wǎng)站日前發(fā)布消息稱，該學院的研究團隊開發(fā)出一種基于芯片的太赫茲放大器-倍增器系統(tǒng)。該系統(tǒng)克服了現(xiàn)有技術限制，無需硅透鏡即可實現(xiàn)更高的輻射功率。
通過在芯片背面粘貼一層薄薄的圖案化材料，研究人員制作出了一種更高效且可擴展的基于芯片的太赫茲波發(fā)生器。圖片來源：美國麻省理工學院
太赫茲波長比無線電波更短、頻率更高，利用這種波可實現(xiàn)更快的數(shù)據(jù)傳輸速度、更精確的醫(yī)學成像效果和更高分辨率的雷達系統(tǒng)。然而，要在半導體芯片上有效生成太赫茲波很困難。
目前生成太赫茲波技術大多采用體積龐大且價格昂貴的硅透鏡，否則無法產(chǎn)生足夠輻射功率以供實際應用。但硅透鏡往往比芯片本身還要大，這使得太赫茲波源難以集成到電子設備中。
生成太赫茲波還有一種方式是利用互補金屬氧化物半導體芯片的放大器-倍增器鏈，它能將無線電波的頻率增加到太赫茲范圍。為了達到最佳性能，波會穿過硅芯片并最終從背面發(fā)射到空氣中。然而，一個名為介電常數(shù)的特性阻礙了波的平穩(wěn)傳輸。
介電常數(shù)影響電磁波與材料的相互作用，會影響被吸收、反射或傳輸?shù)妮椛淞?。由于硅的介電常?shù)遠高于空氣，因此大多數(shù)太赫茲波會在硅-空氣邊界處被反射，而非順利地從背面發(fā)射出去。
此次，團隊利用了被稱為“匹配”的機電理論，試圖平衡硅和空氣的介電常數(shù)，使邊界處反射的信號量最小化。他們在芯片背面貼了一張薄且?guī)D案的材料片。有了它作為匹配片，大多數(shù)波都將從背面發(fā)射出去。他們還使用英特爾開發(fā)的特殊晶體管制造芯片，這些晶體管的最高頻率和擊穿電壓均高于傳統(tǒng)互補金屬氧化物晶體管。最終，他們制造出了一種更高效且可擴展的基于芯片的太赫茲波發(fā)生器。
芯片產(chǎn)生的太赫茲信號峰值輻射功率為11.1分貝毫瓦，在現(xiàn)有技術中處于領先地位。由于這種低成本芯片可大規(guī)模制造，因此更容易集成到現(xiàn)有電子設備中，例如應用于檢測隱藏物體的改進型安檢掃描儀，或用于精確定位空氣中的污染物的環(huán)境監(jiān)測器等。
本文鏈接：http://jphkf.cn/news-2-732-0.html基于芯片而無需硅透鏡，新型太赫茲波系統(tǒng)實現(xiàn)更高輻射功率
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