使用石墨烯晶体管的高速高灵敏度太赫兹检测

在包括从无线电波到X射线和伽马射线的一切事物的电磁频谱上，存在传统电子设备几乎无法运行的死区。这个死区被太赫兹波占据。

太赫兹波的波长约为10微米至1毫米，在电磁波中是独一无二的。它们的振动频率与构成物质的分子重叠，它们允许检测物质，因为几乎每个在太赫兹波段运行的分子都有指纹光谱。

能够利用太赫兹波能量的技术将对光谱学、成像以及6G和7G技术的发展产生巨大影响。

现在，一个研究团队已经成功地检测到在室温下具有快速响应和高灵敏度的太赫兹波。该团队由东北大学电气通信研究所(RIEC)副教授AkiraSatou和RIKEN高级光子学中心的HiroakiMinamide领导。

他们的突破详情已于2022年12月2日作为APLPhotonics的专题文章在线发表。

石墨烯是一种碳原子在蜂窝晶格中结晶的单原子层材料，长期以来一直被视为实现能够在室温下工作的快速响应和高灵敏度太赫兹波探测器的答案。但是太赫兹波的独特属性使这变得困难。

光热电检测利用由吸收电磁波加热的电子和空穴的空间热扩散产生的电动势效应，也以能够快速、灵敏地检测太赫兹波而闻名。

然而，目前的光热电探测器具有复杂的双极结构，需要探测器中的两个电极由不同的材料制成。这使得同时实现高性能和大规模生产具有挑战性。

该小组的成功归功于一项新原则，该原则即使在最简单的晶体管设备中也能进行检测操作。

“我们使用了一种单极型晶体管和石墨烯，其中只涉及电子，”佐藤说。“此外，所有电极都可以使用相同类型的金属。”

展望未来，佐藤和他的团队计划通过提高设备性能来巩固他们划时代的成就。