跨越統學和電子領域   以太赫茲速度揭開電子產品的未來

編譯/高晟鈞

雖然目前已經有運行在億赫茲(GHz, 109Hz)電子元件,但依舊對能更快處理資訊有著強烈需求,人們已經將目光放在接近太赫茲(THz, 1012Hz)與拍赫茲(PHz, 1015Hz)範圍。而電子學的前鋒也正向毫米波(Milimeter Wave),又稱超高頻(Extremely High Frequency, 頻率範圍30-300 GHz)發展,第一批相關高速電晶體、混和光子平台、太赫茲設備問世,也象徵著光學與電子學領域的逐漸重疊。

飛秒電子束的激發和探測技術,彌補了測量與電子元件開發的技術鴻溝。圖/截取自 ScitechDaily

診斷工具的限制與創新

然而許多突破性設備的衡量,需要相應的尺度的測量工具才有意義,可惜的是,目前大多數診斷工具仍然未能跟上設備的突破,尤其是在速度與空間解析度方面。

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對此,康斯坦茨大學的一組研究團隊提出了一個創新的解決方案:他們透過紅外線雷射,將在透射電子顯微鏡中產生的飛秒電子脈衝,壓縮到僅僅80飛秒的持續時間,並同步到由雷射觸發的電子傳輸線(Laser-triggered electronic transmission line)產生的電磁場中。最後,研究人員可以透過激發-探測技術(Pump-Probe Approach),直接感知電子設備中的電磁場中的相關空間與時間信息。

這種測量技術的優點在於,它只需要將基質材料變得更薄(對於電子束來說是透明的),就能以奈米、飛秒、豪伏特的尺度分辨率進行測量,並且不影響原本電子元件的性能。

推進下一代電子產品

這種飛秒電子束的激發和探測技術,彌補了測量與電子元件開發的技術鴻溝,進而推動下一代電子產品開發與技術進步。同時有了相應的測量分辨率,新工具將進一步整合光學與電子學,促使兩者融合,進而引導科學家們開發出更新穎的光電元件。

資料來源:ScitechDaily

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