תמונה אמנותית של כלי הבדיקה החדש לאלקטרוניקה מהירה במיוחד עם קרני אלקטרונים של פמט שנייה. קרדיט וזכויות יוצרים: ד"ר מיכאיל וולקוב, ערוך
חוקרים מאוניברסיטת קונסטנץ צילמו בהצלחה את הפעולות של מעגלים אלקטרוניים מהירים במיוחד במיקרוסקופ אלקטרוני ברוחב פס של עשרות טרה-הרץ.
הדרישה ההולכת וגוברת לעיבוד מידע מהיר יותר הובילה לעידן חדש של מחקר המתמקד באלקטרוניקה במהירות גבוהה הפועלת בתדרים הקרובים למשטרי טרה-הרץ ופטה-הרץ. בעוד שהמכשירים האלקטרוניים הקיימים מתפקדים בעיקר בטווח הג'יגה-הרץ, חזית האלקטרוניקה דוחפת לעבר גלי מילימטר, ואבות הטיפוס הראשונים של טרנזיסטורים מהירים, פלטפורמות פוטוניות היברידיות ומתקני טרה-הרץ מתחילים לגשר בין התחומים האלקטרוניים והאופטיים.
עם זאת, אפיון ואבחון מכשירים כאלה מהווים אתגר משמעותי בשל המגבלות של כלי האבחון הזמינים, במיוחד מבחינת מהירות ורזולוציה מרחבית. איך מודדים מכשיר פורץ דרך אם הוא המהיר והקטן מסוגו?
פתרון אבחון חדשני
בתגובה לאתגר זה, צוות חוקרים מאוניברסיטת קונסטנץ מציע כעת פתרון חדשני: הם יוצרים פעימות אלקטרונים פמטו-שניות במיקרוסקופ אלקטרוני תמסורת, דוחסים אותם באור לייזר אינפרא אדום למשך 80 פמט-שניות בלבד, ומסנכרנים אותם לפנים. שדות של קו שידור אלקטרוני המופעל באמצעות לייזר בעזרת מתג פוטו-מוליך. לאחר מכן, תוך שימוש בגישת משאבה, החוקרים חשים ישירות את השדות האלקטרומגנטיים המקומיים במכשירים האלקטרוניים שלהם כפונקציה של מרחב וזמן.
סוג חדש זה של בדיקת קרן אלקטרונים מהירה במיוחד מספקת רזולוציות פמטו-שניות, ננומטר ומילי-וולט בתנאי הפעלה רגילים, כלומר מבלי להשפיע על פעולת המכשיר במקום. רק את חומר המצע צריך לדלל כדי להפוך שקוף לקרן האלקטרונים.
קידום האלקטרוניקה של הדור הבא
גישת בדיקת אלומת האלקטרונים הפמט-שנייה פותחת גבולות חדשים במחקר ובפיתוח של אלקטרוניקה מהדור הבא, מכיוון שרזולוציות אבחון מוגבלות כעת, באופן עקרוני, רק על ידי אורך הגל דה-ברוגלי של האלקטרונים במיקרוסקופ ותקופת המחזור של הלייזר האינפרא אדום. אור המופעל עבור דחיסת פולס האלקטרונים האופטי.
עם רזולוציות כאלה, הכלי החדש מציע תובנה חסרת תקדים לגבי מעגלים אלקטרוניים עתידיים ויכול להנחות את התכנון שלהם לעבר יישומים חדשים.
הרבגוניות והשילוב הבלתי חלק של הקונספט החדש בהתקני בדיקת אלומת אלקטרונים קיימים בתעשיית המוליכים למחצה אמורים להפוך אותו לנכס מבטיח לקידום האלקטרוניקה האולטרה-מהירה לעבר יכולות לא נחקרות.
מימון: קרן המחקר הגרמנית (DFG) בהקשר של מרכז המחקר השיתופי "תנודות ואי-ליניאריות בחומר קלאסי וקוונטי מעבר לשיווי משקל" (SFB 1432); מענק מארי Skłodowska-Curie מס. 896148-STMICRO; קרן המלומדים הצעירים של אוניברסיטת קונסטנץ.
