奥地利的研究人员使用量子隧道开发了一个紧凑的太赫兹来源，电流为电流的电源十倍。
太赫兹辐射的波长通常小于1毫米，产生这种辐射是一个挑战，在很多领域都需要，从材料测试或机场安全控制到射电天文学，以及6G未来电信系统。
维也纳技术大学(TU Wien)的团队开发了一种非常简单和紧凑的太赫兹辐射源，使用的是一个带有双共振隧穿(rtd)二极管的振荡器，该二极管由InGaAs/AlAs制成，使用标准光刻技术生长在InP衬底上。在525 GHz的基频下，器件的辐射功率为10 μW，在330 GHz的基频下，器件的辐射功率为70 μW。
“今天，有各种方式来产生太赫兹波，”Tu维也纳电动电动研究所的迈克尔·费格诺夫教授说。“一个人可以使用量子级联激光器。通过那些，可以实现高强度，但它们必须冷却至非常低的温度。而且，可以使用大，复杂的光子系统，其中几个光学激光器，其辐射混合在一起以产生较长的波长。这使得可以以非常灵活的方式产生所需的波长。“
“然而，我们的目标是开发一个简单而极其紧凑的太赫兹来源，”他说。“如果我们希望将来纳入日常设备的技术，那么太赫兹源必须小且功能在正常室温下。”
为此，该团队现在既不使用光学也不使用Quantum级联激光器，而是简单的振荡器。“振荡器在电气工程中是一种很常见的，”涂维恩的研究员佩特尔·奥比德Ník说。如果某些电子元件（例如线圈和电容器）耦合，则能量在它们之间来回流动，从而产生电磁辐射。
“但问题通常是损耗，你可以把它想象成电阻，”Ouředník说。“这通常确保这些谐振电路中的振荡在很短的时间后停止。”
然而，这可以通过利用设备的量子特性来改变。
“我们使用谐振隧道二极管，其中当前在隧道的两个障碍之间流动，”Ouředník说。“屏障之间的量子良好在我们的结构中特别缩小，因此只有非常特异的和很少的电子状态可以存在。”通过施加电压，可以改变这些电子状态及其能量。
通常，当电压增加时电流增加 - 电阻指示在多大程度上。然而，在谐振隧道二极管中，相反的效果是可能的：如果电压增加，则可能发生在量子中的电子状态不再将电子状态匹配结构的其他部分。这意味着电子可以不再从一个区域交叉到另一个区域，并且电流流量减小而不是增加。这意味着电阻变为负。然而，“振荡电路中的负电阻”意味着振荡电路不会失去其能量，而是获得能量。电磁振荡保持自身，外部直流转换为太赫兹辐射，“费格诺伊州人士说。”
这提供了高强度的太赫兹辐射的结构是小于一毫米，只建立了当前的光学光刻。因此，它有可能被植入智能手机等小型设备中。
“有很多应用程序想法，我们甚至不能说今天哪一个是最逼真的，”费格诺伊州人说。“太赫兹范围用于射线天文学，可以使用它来通过光学不透明物体来看，例如在机场的安全检查中，甚至在材料测试中。另一个令人兴奋的应用是化学传感器：事实上可以认识到不同的分子它们在太赫兹范围内吸收了非常特定的频率。所有这些技术都将受益于简单而紧凑的太赫兹来源，这就是我们想要为其做出重要贡献的重要贡献。“
DOI:10.1063 / 5.0068114;www.tuwien.ac.at
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