维也纳技术大学突破太赫兹“难以生成”瓶颈：超薄隧道势垒提升振荡器效率与功率
太赫兹辐射在安全扫描、化学传感等领域应用前景广阔，但其位于微波与红外光之间的特殊频段，使其生成在技术上极具挑战。近期，维也纳技术大学（TU Wien）的研究团队在优化谐振隧道二极管（RTD）振荡器方面取得重要进展，成功提升了太赫兹波的产生效率与输出功率，相关成果为开发更实用的固态太赫兹源提供了新思路。
RTD振荡器是一种将量子力学器件与微型天线耦合的集成方案，其核心在于二极管中仅1至1.6纳米厚的“隧道势垒”。该团队通过系统实验发现，采用更薄的隧道势垒能够显著增强器件性能。在测试中，他们基于简单的对称天线结构，在多个频点实现了创纪录的辐射功率：199 GHz时达370微瓦，422 GHz时达215微瓦，甚至在863 GHz时仍能输出73微瓦。同时，器件将直流电转换为太赫兹辐射的效率也取得突破，在220 GHz和420 GHz分别达到11%和8%，均为同类结构迄今MAX值。研究还表明，MAX效率与MAX功率并非总在同一参数条件下获得，设计时需根据具体应用目标进行权衡。
这项研究的关键创新在于验证了超薄势垒与高电流密度对提升RTD振荡器性能的普适性规律。团队认为，该结论不仅适用于当前测试的对称天线结构，也可推广至其他更复杂的振荡器设计，覆盖太赫兹及亚太赫兹频段。目前，他们已在基础的器件构型上验证了设计策略的有效性，下一步将探索由多个振荡单元构成的耦合阵列，以挖掘该技术路径的物理极限与潜在性能边界。
该成果为克服太赫兹“生成困难”这一长期瓶颈提供了具体、可复现的工程方案，有望推动太赫兹源在效率与集成度上的持续进步，为其在检测、通信等领域的实际应用奠定更坚实的器件基础。
参考内容：https://www.tuwien.at/etit/detail/news/die-terahertz-luecke-wird-immer-kleiner
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