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太赫兹波很难驯服。这些电磁频率介于微波和红外光之间，有望实现超快的无线链路，但很难有效地创建和作。现在，新的研究揭示了一种有前途的利用这些波的候选者：碲化汞 （HgTe），一种将两个输入频率转换为太赫兹输出的材料，具有创纪录的室温效率。

在德国德累斯顿Helmholtz Center Dresden-Rossendorf 量子技术系的博士生Tatiana Uaman Svetikova表示，新发表的研究标志着非低温冷却的首次。她说，该团队的目标是证明碲化汞“本质上有效，而不仅仅是在模拟或特殊实验室条件下。”

人们已经研究了许多奇特材料（例如，自旋电子学和非线性晶体），以试图缩小太赫兹间隙，利用太赫兹频率用于实际技术。

在他们的实验中，Uaman Svetikova 和她的团队将两束激光束射到一层 70 纳米厚的碲化汞薄膜上，该薄膜将入射光束变成太赫兹波。

太赫兹链路可以替代数据线吗？

“使用太赫兹进行数学模拟很容易，但获得实验结果却极其困难。这个小组做到这一事实本身就是一项壮举，“纽约州立大学理工学院无线和智能下一代系统 （WINGS） 研究中心主任 Arjun Singh 说，“这项研究实际上达到了真正的太赫兹，而且很少有实验研究真正达到了这个目标，”没有参与这项研究的Singh补充道。

Singh 表示，碲化汞器件的开发代表着向片上太赫兹源迈出了一步——这是将当今笨重的桌面系统小型化为适合消费或数据中心使用的组件的先决条件。“我们仍然没有'太赫兹激光器'或 Wi-Fi 路由器等效设备，”他说。

他补充说，短距离太赫兹链路最终可以服务于服务器或设备之间的高容量“无线线”连接。“想象一下，在数据大厅中消除数百根电缆，”Singh 说。“它不仅更快，而且节省了重量、空间和电力。”

即便如此，Singh警告说，太赫兹不会构成 6G 网络的支柱。“大多数早期的 6G 部署仍将依赖于已经使用的低频段和中频段频率，”他说。相反，太赫兹波更有可能出现在非常密集的环境（体育场、城市中心或人工智能数据中心）中，在这些环境中，极端的数据速率和低延迟证明了增加的复杂性是合理的。“与其说它是 6G 的基础，不如将其视为极端数据情况的专用层，”Singh 补充道。

“这是基础科学，”Uaman Svetikova 说。“但每次我们提高效率或更好地了解这些材料时，我们都会向实用的太赫兹技术更近一步。”

如何提高太赫兹设备的效率？

Helmholtz-Zentrum量子技术部门负责人 Georgy Astakhov 表示，虽然该设备的效率仅为 2%，但部分原因是材料的厚度。“我们预计，如果我们有更厚的材料，或者多层薄膜......我们可以让它接近 100%。这是我们的希望。”他说。

作为比较，在硅等材料的一些测试中，研究人员得到了类似的结果，但薄膜要厚得多，“如果我们有高质量的碲化汞，特别是这种厚度的碲化汞，我们将得到更好的结果。”他补充说。

但Uaman Svetikova和Astakhov说，问题在于此类材料的可用性。Astakhov说，碲化汞的生产成本相当昂贵，主要用于军用探测器。

因此，用于非军事用途的材料的可用性非常有限，即使是像本实验中的超薄膜也是如此。“我们可以优化参数并找到更便宜的材料或更便宜的材料，这些材料可以做得更厚或在晶圆尺度上，然后我们就有望提高效率。”Astakhov 说。

关键词： 太赫兹波 芯片