缩小差距：在通往太赫兹电子产品的道路上

由TUM物理学家Alexander Holleitner和Reinhard Kienberger领导的团队首次成功地使用仅几纳米尺寸的金属天线在芯片上产生超短电脉冲，然后将信号运行在距离表面几毫米处并读取它们再次以受控的方式。

经典电子设备允许频率高达约100千兆赫兹。光电子学使用从10太赫兹开始的电磁现象。其间的这个范围被称为太赫兹间隙，因为用于信号生成，转换和检测的组件极难实现。

TUM物理学家Alexander Holleitner和Reinhard Kienberger使用微小的所谓等离子体天线在高达10太赫兹的频率范围内成功产生电脉冲并将其运行在芯片上。研究人员称天线是等离子体，因为它们的形状会放大金属表面的光强度。

不对称天线

天线的形状很重要。它们是不对称的：纳米尺寸金属结构的一侧比另一侧更尖。当聚焦透镜的激光脉冲激发天线时，它们在尖端侧发射的电子比在相对的扁平侧发射更多的电子。电流在触点之间流动 - 但只要天线被激光激发即可。

“在光电发射中，光脉冲会使电子从金属中发射到真空中，”Nature工作的第一作者Christoph Karnetzky解释道。“所有的照明效果都很强，包括我们用来产生少量电流的光电发射。”

超短太赫兹信号

光脉冲只持续了几个飞秒。相应地短的是天线中的电脉冲。从技术上讲，这种结构特别有趣，因为纳米天线可以集成到几毫米宽的太赫兹电路中。

据Karnetzky介绍，这种频率为200太赫兹的飞秒激光脉冲可以在芯片电路中产生频率高达10太赫兹的超短太赫兹信号。

研究人员使用蓝宝石作为芯片材料，因为它不能被光学刺激，因此不会造成任何干扰。着眼于未来的应用，他们使用传统互联网光纤电缆部署的1.5微米波长激光器。

一个惊人的发现

Holleitner和他的同事们又发现了一个惊人的发现：电子脉冲和太赫兹脉冲都非线性地依赖于所用激光的激发功率。这表明天线中的光发射是由每个光脉冲吸收多个光子触发的。

“迄今为止还没有这种快速，非线性的片上脉冲，”Alexander Holleitner说。利用这种效应，他希望在天线中发现更快的隧道发射效应并将其用于芯片应用。