平衡光束热机械微机械检测太赫兹辐射

研究人员开发出一种微电子机械装置，可在室温下检测太赫兹辐射。该设备易于使用，比传统的热传感器快得多，灵敏度高，并且可以集成到探测器阵列中。它利用由太赫兹辐射产生的热膨胀引起的微小悬浮梁的机械共振频率的变化来检测辐射。这一突破预示着太赫兹技术的新时代，包括传感器和相机。

来自电磁频谱的许多部分的辐射被用于极其有益的用途，在医学，成像和摄影以及天文学等各种领域中。然而，位于微波和红外光之间的光谱的太赫兹(THz)区域由于难以人为产生这种辐射并且在建筑装置中检测它而导致相对未充分利用。

在太赫兹探测领域取得突破，东京大学及其同事的研究人员创造了一种热机械装置，能够以灵敏，快速的方式感知光谱太赫兹区域的辐射，而无需对低温进行强烈冷却例如?270ºC。该设备可能为THz技术开辟了一系列新应用，例如太赫兹相机。

在“应用物理学报”上报道的这项研究中，该团队利用太赫兹辐射产生的热量来检测它。具体来说，他们创造了一种装置，其特征是悬挂在间隙上的微小光束，然后在其上涂覆电阻金属膜[在这种情况下为镍 - 铬(NiCr)]。该金属膜具有吸收太赫兹辐射的能力，太赫兹辐射又将热量传递给整个光束。温度的这种升高导致光束非常轻微地膨胀，这可以被检测为光束共振振动的频率的变化。

“使用由砷化镓制成的双重夹紧微电子机械梁，我们可以在室温下有效地感知太赫兹辐射，”相应的作者平川和彦说。“这种结构特别有效，因为它可以非常快速地检测太赫兹辐射，通常比其他传统的室温热太赫兹传感器快100倍。”

与用于检测THz辐射的现有替代方案相比，这种新方法具有一系列优点。它可以在室温下运行而无需冷却，因此适用于各种实际应用。它也非常敏感，检测辐射会导致温度变化小到百万分之一度。

“该系统的另一个优点是可以使用制造半导体器件的标准方法生产，这可能会将其纳入大规模生产的基于THz的传感器和相机，”主要作者Ya Zhang表示。“我们希望我们的工作能够引起人们对这一领域的兴趣和进一步创新。”

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