纳米等离子体太赫兹源

瓦级片上功率

利用二次电子发射雪崩实现皮秒级纳米等离子体开关，在片上产生高功率太赫兹辐射。

Sun, Guangyu · 张冠军 · Matioli, Elison

Advanced Science 2026

具体参数

太赫兹输出功率

{'zh': '2', 'en': '2'} W

开关启动电场

{'zh': '10', 'en': '10'} 8 V/m

间隙覆盖时间

{'zh': '0.1', 'en': '0.1'} ps

电离雪崩开启时间

{'zh': '1', 'en': '1'} ps

电子密度

{'zh': '10', 'en': '10'} 25 m-3

频率

{'zh': '0.4', 'en': '0.4'} THz

技术优势

开关皮秒级

二次电子发射雪崩在约1皮秒内电离开启纳米等离子体开关，覆盖100 nm间隙仅需约0.1 ps。

片上瓦级功率

该器件可直接在片上产生2 W功率的0.4 THz信号，为集成太赫兹系统提供紧凑高功率源。

可随气压加速

开关速度随气压升高而增加，提供了一种通过环境调控优化性能的手段。

设计可优化

模型指导的优化确定了有利于太赫兹产生的高二次电子发射产额基底和最佳纳米间隙长度范围。

应用场景

• 太赫兹通信：提供紧凑片上太赫兹源，可直接驱动通信链路，省去体积庞大的外部源。
• 太赫兹成像：产生高功率太赫兹信号，可提高成像系统的信噪比和穿透深度。
• 太赫兹传感：皮秒级开关产生超短太赫兹脉冲，适合高分辨率时域传感。
• 自供电太赫兹：未来可与摩擦纳米发电机集成，实现自供电太赫兹发射。
• 片上太赫兹系统：片上集成纳米等离子体源，无需外部光路，简化系统架构。