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Updated: Jun 14, 2026

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Published on: September 5, 2017

超高速電子機器のためのナノプラズマ対応のピコ秒スイッチ

Mohammad Samizadeh Nikoo¹, Armin Jafari¹, Nirmana Perera¹

¹Power and Wide-band-gap Electronics Research Laboratory (POWERlab), Institute of Electrical Engineering, École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Lausanne, Switzerland.

|March 28, 2020

まとめ

研究者らは,超高速信号交換のための新しいナノスケールプラズマ (ナノプラズマ) 電子スイッチを開発しました. このナノプラズマ装置はピコ秒のスイッチング速度を達成し, 高電位テラヘルツ信号生成のための従来のトランジスタを大幅に上回ります.

科学分野:

固体電子機器
ナノスケールプラズマ装置
超高速電子機器

背景:

超広帯域信号とテラヘルツ波は,量子測定,イメージング,センシング,生物学的治療,通信において多様な応用があります.
高速の電子スイッチはこれらのアプリケーションに不可欠ですが,フィールドエフェクトおよび双極結合トランジスタのような従来のデバイスは出力容量によって制限されています.
既存の技術は,高度な電子システムに必要な高速,高振幅のシグナルスイッチングの需要を満たすのに苦労しています.

研究の目的:

ナノスケールプラズマ (ナノプラズマ) を超高速信号切り替えに使用する全電子装置の新型オンチップを実証する.
高振幅の出力信号でピコ秒のスイッチング速度を達成し,従来の電子スイッチの限界を克服します.
高電位テラヘルツ信号生成と様々なアプリケーションへの統合のためのナノプラズマデバイスの可能性を調査する.

主な方法:

ナノスケールプラズマをベースにしたオンチップの全電子装置の開発.
ナノプラズマ内の高電場下でのスイッチング速度と上昇時間の特徴.
テラヘルツ信号発射のための二極アンテナとナノプラズマスイッチの統合.

主要な成果:

フィールドエフェクトトランジスタと従来のスイッチよりもはるかに速いピコ秒あたり10ボルトを超える超高速のスイッチ速度を達成しました.
測定装置によって制限された 5 ピコ秒までの非常に短い上昇時間を測定します.
ナノプラズマスイッチとアンテナを統合することで,600ミリワットテラヘルツの2乗の電力周波数トレードオフを持つ高電力テラヘルツ信号を生成します.

結論:

このナノプラズマスイッチは前例のないピコ秒スイッチング速度と高電位テラヘルツ信号生成能力を提供しています
この装置のコンパクトさと統合の容易さは画像,センサー,通信,バイオメディカル分野における進歩の道を開きます
ナノプラズマ技術は超高速な電子機器の重要な飛躍であり次世代の高性能システムを可能にします

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