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《加拿大渥太华大学利用石墨烯转换和控制太赫兹信号，有望实现下一代无线技术》

  • 来源专题：先进材料
  • 编译者： 李丹
  • 发布时间：2025-02-24

  • 转自全球技术地图

    据METAL TECH NEWS 2月19日消息，加拿大渥太华大学的研究人员利用石墨烯转换并控制太赫兹信号，有望实现下一代无线技术。研究人员利用石墨烯的独特性质设计了一种可以增强微弱太赫兹信号的设备，通过堆叠多个石墨烯层、微调其电气特性并将它们放置在特殊设计的表面上来增强信号强度，从而克服了信号丢失和不稳定的问题，使其能够更可靠地传输。该方法使太赫兹信号比传统方法强30倍以上，使该技术更接近于下一代无线网络（包括未来的6G系统）。

  • 原文来源：https://www.metaltechnews.com/story/2025/02/19/tech-bytes/graphene-unlocks-next-stage-of-wireless/2148.html
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  • 《材料系统使用石墨烯和金片产生太赫兹波》
    • 来源专题：光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者：husisi
    • 发布时间：2021-01-04
    • 2020年12月29日，德国德累斯顿-德国-西班牙研究小组开发了一种基于石墨烯的方法，以提高科学家产生太赫兹脉冲的效率。在该系统中，研究人员用金属片状结构（特别是金片状）涂覆了石墨烯片。 目前，科学家使用加速器设备和大型激光器来产生太赫兹波，通常很复杂。新材料系统的功能使其能够与现有的半导体技术兼容，从而可以有效地从千兆赫兹频率过渡到太赫兹频率，并且在执行这种过渡的电流源和转换器上具有更高的效率。 尽管石墨烯是已知的倍频器（当低太赫兹频率范围[0.3至0.7 THz]的光脉冲照射2D碳材料时，它们会转换为更高的频率），但太赫兹脉冲的有效生成依赖于极强的输入信号。为了可靠地生成此类信号，在全尺寸下运行的粒子加速器或大型激光系统使该方法不适用于许多应用。这些包括电通信系统，如5G。 图1. 超薄金薄片可大幅放大底层石墨烯层中的传入太赫兹脉冲（红色），从而实现高效的倍频。 为了开发一种场强度大大降低的材料系统，研究人员在石墨烯上涂了金薄片。金薄片的功能与天线非常相似，可放大石墨烯中传入的太赫兹辐射。加泰罗尼亚纳米科学与纳米技术研究所（ICN2）的Klaas-Jan Tielrooji表示，在物理系统中，该特性在石墨烯暴露于薄片时会提供非常强的电场。 该团队通过在玻璃载体上涂覆石墨烯层，然后在石墨烯上气相沉积超薄氧化铝层进行绝缘来测试其概念。然后，研究人员添加了一个金条晶格。低太赫兹范围内的光脉冲会击中材料，使入射辐射的频率倍增，从而使团队能够检测和分析过程的有效性。 “与未经处理的石墨烯相比，足够弱的输入信号足以产生倍频信号，” HZDR TELBE太赫兹设施的负责人Sergey Kovalev说。最初产生一个倍频信号所需的场强的十分之一足以使研究人员观察到倍频。转换后，脉冲功率比使用其他方法的系统强1000倍以上。 研究人员报告说，扩大金薄片的宽度并减小裸露的石墨烯层的覆盖面积可增强该过程及其效果。团队成员还展示了将输入频率提高到9倍的能力。 这种新材料增加了纯电信号从千兆赫兹过渡到太赫兹的可能性，这意味着工作量大大减少。 HZDR辐射物理研究所的Jan-Christoph Deinert表示，它可以被集成到芯片上。 研究人员说，太赫兹范围及其系统支持材料研究以及传感器和检测器的应用。  
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  • 《石墨烯为未来的太赫兹相机带来了巨大的推动力》
    • 来源专题：纳米科技
    • 编译者：郭文姣
    • 发布时间：2019-04-22
    • 科学家开发出一种新型石墨烯光电探测器，可在室温下工作，灵敏度高，速度快，动态范围宽，覆盖范围广泛的太赫兹频率。 检测太赫兹（THz）光非常有用，主要有两个原因： 首先，太赫兹技术正在成为安全应用（如机场扫描仪），无线数据通信和质量控制等关键要素，仅举几例。然而，目前的THz探测器在同时满足灵敏度，速度，光谱范围，能够在室温下操作等方面的要求方面表现出很大的局限性。 其次，由于其低能光子，它是一种非常安全的辐射，其能量比可见光范围内的光子低一百倍。 预计许多基于石墨烯的应用将用作检测光的材料。与用于光检测的标准材料（例如硅）相比，石墨烯具有不具有带隙的特殊性。硅中的带隙导致波长大于1微米的入射光不被吸收，因此未被检测到。相反，对于石墨烯，甚至可以吸收和检测波长为几百微米的太赫兹光。尽管迄今为止基于石墨烯的THz探测器已经显示出有希望的结果，但到目前为止，没有一个探测器能够在速度和灵敏度方面击败市售的探测器。 在最近的一项研究中，ICFO研究人员Sebastian Castilla和Bernat Terre博士在ICFO Frank Koppens的ICREA教授和前ICFO科学家Klaas-Jan Tielrooij博士（现为ICN2的初级组长）的带领下，与来自科学家的科学家合作CIC NanoGUNE，NEST（CNR），南京大学，Donostia国际物理中心，约阿尼纳大学和国家材料科学研究所，已经能够克服这些挑战。他们开发了一种新型石墨烯光电探测器，可在室温下工作，灵敏度高，速度快，动态范围宽，覆盖范围广泛的太赫兹频率。 在他们的实验中，科学家们能够使用以下方法优化太赫兹光电探测器的光响应机制。他们将偶极天线集成到探测器中，以将入射的THz光集中在天线间隙区域周围。通过制造非常小（100nm，比头发的厚度小约一千倍）的天线间隙，它们能够在石墨烯通道的光活性区域中获得THz入射光的强烈浓度。他们观察到石墨烯吸收的光在石墨烯的pn结处产生热载流子;随后，p区和n区中的不等塞贝克系数产生局部电压和通过器件的电流，产生非常大的光响应，从而产生非常高灵敏度的高速响应检测器，具有宽动态范围和广泛的光谱覆盖范围。 这项研究的结果为开发全数字低成本相机系统开辟了道路。 这可能与智能手机内部的相机一样便宜，因为这种探测器已被证明具有非常低的功耗并且与CMOS技术完全兼容。 ——文章发布于2019年4月15日
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