THz للعلوم والتكنولوجيا أصبحت ذات أهمية متزايدة، تيراهيرتز تسمح للعلماء لفهم الأداء المستقبل من المواد، واختبار جودة طلاء السيارات والمغلف الشاشة، ولكن لا تزال هناك العديد من التحديات. دريسدن - جامعة دوف روزن (HZDR)، فريق من الباحثين في جامعة دريسدن للتكنولوجيا وجامعة كونستانز حققت الآن تقدما كبيرا، فقد طور الباحثون عنصر الجرمانيوم التي يمكن أن تولد قصيرة نبض تيراهيرتز وجود خصائص مفيدة: نبض وجود الطيف الترددي واسعة جدا.

فمن الممكن لتوفير وقت واحد عددا من الترددات تيراهيرتز مختلفة، نتائج أبحاثهم التي نشرت في: "علم الضوء وتطبيقات" مجلة، لأن الطريقة يمكن استخدامها في صناعة أشباه الموصلات استخدمت لمكونات تصنيع، ومن المتوقع هذا التطور في مجال البحوث والتكنولوجيا تطبق على نطاق واسع.

مثل الضوء، وتصنف تيراهيرتز الموجات أيضا الإشعاع الكهرومغناطيسي في الطيف، الذي يقع فقط بين الميكروويف والأشعة تحت الحمراء. ومع ذلك، على الرغم من أن الميكروويف وكذلك الأشعة تحت الحمراء في حياتنا اليومية، ولكن باستخدام موجة تيراهيرتز هي مجرد بداية. والسبب هو أنه منذ بداية هذا القرن، يمكن أن الخبراء بناء فقط مصدرا معقول مقبول من موجات تيراهيرتز.

ومع ذلك، هذه المحطات لا تزال غير مثالية، لأنها كبيرة نسبيا وباهظة الثمن، فإنها تصدر إشعاعات لم يكن لديك دائما الخصائص المرغوبة. تم تأسيس طريقة لتوليد تيار بناء على الغاليوم وضوح الشمس، إذا كان هذا الكريستال أشباه الموصلات مع نبضة ليزر قصيرة، فإنه سيتم تشكيل الناقل الغاليوم.

تسارع هذه التهمة الجهد التطبيقية، والجهد مما أدى الى موجة تيراهيرتز - اتهام توليد كبير VHF الارسال الصاري آلية تحركات موجات الراديو نفسها. وأوضح HZDR الفيزيائي الدكتور هارالد شنايدر: ومع ذلك، فإن هذا الأسلوب له بعض السلبيات: يمكن أن يكون فقط ليزر خاص مكلفة نسبيا للعمل.

استخدام المعادن الثمينة

مع هذا النوع من الليزر المستخدمة في بصري مستوى الاتصالات من الألياف، فإنه ليس ممكنا. وثمة عيب آخر هو أنه ليس هناك سوى نطاق ضيق نسبيا من الغاليوم وضوح الشمس لتوفير نبض تيراهيرتز، وبالتالي مدى التردد محدود، الأمر الذي يحد كثيرا من مجال التطبيق. هذا هو السبب شنايدر والبحوث فرق للرهان على مادة أخرى (الجرمانيوم). مع الجرمانيوم، يمكنك استخدام ما يسمى الليزر الليزر الألياف تخفض الأسعار. وعلاوة على ذلك، والكريستال الجرمانيوم شفاف، وبالتالي المساهمة في نبضات الانبعاثات واسعة جدا.

ومع ذلك، حتى الآن، واجهت مشكلة: إذا كنت تستخدم قصيرة التشعيع نبضة ليزر من الجرمانيوم النقي، وتهمة أشباه الموصلات يستغرق بضع ميكروثانية أن تختفي، وبعد ذلك فقط، والكريستال من أجل جذب نبضة ليزر المقبل. اليوم، ومع ذلك، يمكن أن تنبعث من نبضات الليزر على فترات عشرات نانو ثانية، والتي لالجرمانيوم، وهذا هو تسلسل إطلاق سريع. للتغلب على هذه الصعوبة، سعت العلماء وسيلة لجعل تهمة الجرمانيوم اختفت بسرعة، وجدت الجواب في المعادن الثمينة مهما في الذهب. مع الحادث الذرات على الذهب أيون الكريستال مسرع الجرمانيوم، وضوح الشمس اختراق الذهب عمق 100 نانومتر.

ثم، يتم تسخين الكريستال العلماء لعدة ساعات في درجة حرارة 900 درجة مئوية، والمعالجة الحرارية لضمان توزيع منتظم من ذرات الذهب في الكريستال الجرمانيوم. عندما استخدم فريق البحث قصيرة جدا ذبذبة ليزر أشعة الفلفل الجرمانيوم، ويبدأ النجاح: بضعة ميكروثانية بدلا من التيه في وضوح الشمس، حاملات الشحنة تختفي مرة أخرى في أقل من اثنين نانو ثانية، حوالي 1000 مرات أسرع من ذي قبل. استعارة القول بأن دور الذهب باعتباره الفخ، والقبض على المساعدة والادعاءات، الكريستال الجرمانيوم يمكن الآن استخدام عالية التكرار معدل نابض القصف الليزر، ولكن أيضا للعمل بشكل صحيح.

منخفضة التكلفة تصنيع ممكن

يسمح الطريقة الجديدة نبض تيراهيرتز وجود عرض النطاق الترددي واسعة للغاية: لا فائدة من التكنولوجيا الغاليوم إنشاء تيراهيرتز 7، ولكن ليس الآن 10 مرات -70 THz لل. وحصلت الشركة على مجموعة واسعة من البحوث ومستمر، الطيف خالية من الفراغ، وهو ما يعني أن العلماء لا يكون حقا مورد متعددة الأغراض التي يمكن استخدامها لمعظم تطبيقات متنوعة. فائدة أخرى هي أن الجرمانيوم يمكن استخدامها بشكل فعال مع تكنولوجيا رقاقة لمعالجة نفسه، وتختلف من زرنيخ الغاليوم، السيليكون والجرمانيوم متوافق. منذ أعضاء جدد قد تكون قابلة للتشغيل مع ليزر الألياف القياسية، فمن الممكن لجعل هذه التكنولوجيا هي رخيصة جدا ومصغرة.

هذا ينبغي أن تجعل الذهب الجرمانيوم مخدر لتصبح بديلا للاهتمام، وليس فقط للتطبيقات العلمية، مثل تحليل مفصل من الجرافين ثنائية الأبعاد والمواد المبتكرة الأخرى، ولكن أيضا للتطبيقات في الطب والتكنولوجيات البيئية. على سبيل المثال، يمكن للمرء أن يتصور الصمام بواسطة التحليل الطيفي THz لللتتبع بعض الغازات في الغلاف الجوي مصادر اليوم تيراهيرتز لا تزال مكلفة للغاية، ولا يمكن تحقيق هذا الهدف، دريسدن - طريقة جديدة وضعتها دوف روزين، والمساعدة مايو في المستقبل مثل أجهزة الاستشعار البيئية تصبح أرخص.

الديباج بارك | البحوث / من: جمعية هيلمهولتز مركز البحوث الألمانية

إشارة مجلة "لايت: العلوم والتطبيقات"

دوى: 10.1038 / s41377-020-0265-4

الديباج بارك | علوم والتكنولوجيا والبحوث والعلوم

الديباج الانتباه [بارك] لرؤية أكثر واسع الفضاء الأميركية والعلوم للملاحة الفضائية