热机械微机械检测太赫兹辐射

电磁波谱的许多部分的辐射已被利用为极其有益的用途,在医学、成像、摄影和天文学等领域。然而,位于微波和红外光之间的太赫兹(THZ)光谱区域,由于人工产生此类辐射以及在建筑设备中探测此类辐射的困难,被相对低估。

在太赫兹探测领域的一项突破性进展中,东京大学的研究人员和同事们发明了一种热机械装置,它可以灵敏而快速地感知光谱太赫兹区域的辐射,而无需对低温进行剧烈冷却,例如?270摄氏度。该设备可能为THZ技术打开一系列新的应用程序,如THZ摄像机。

在应用物理学杂志上报道的这项研究中,研究小组利用THZ辐射产生的热量进行探测。具体地说,他们创造了一种装置,其特征是一个微小的光束悬浮在一个间隙上,然后在这个间隙上涂上一层电阻金属膜[在本例中是镍铬合金(nicr))。这种金属薄膜具有吸收太赫兹辐射的能力,而太赫兹辐射又将热量传递给整个光束。温度的升高导致光束略微膨胀,这可以被检测为光束共振振动频率的变化。

“使用我们的砷化镓制成的双钳制微电子机械束,我们可以在室温下有效地感知THZ辐射,”通讯作者平川(Kazuhiko Hirakawa)说。这种结构特别有效,因为它可以很快检测到THZ辐射,通常比其他传统的室温热THZ传感器快100倍。”

这种新方法比现有的检测THZ辐射的替代方法有一系列的优势。它可以在室温下工作而不需要冷却,这一事实使它适合于各种实际应用。它也非常敏感,能探测到辐射,而辐射引起的温度变化只有百万分之一度。

“该系统的另一个优势是,它可以使用制造半导体器件的标准方法来生产,这可能会使它融入到大规模生产的基于THZ的传感器和照相机中,”主要作者Ya Zhang说。我们希望我们的工作能够引起人们对这一领域的兴趣爆炸和进一步的创新。”

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