时空超快电子电路的电影

康斯坦茨大学的研究人员成功地在电子显微镜中以数十太赫兹的带宽拍摄了极快电子电路的运行情况。该研究发表在《自然通讯》上。

对更快信息处理的需求不断增长，开创了一个新的研究时代，重点关注在接近太赫兹和拍赫兹范围的频率下运行的高速电子器件。虽然现有电子设备主要在千兆赫范围内运行，但电子学的前沿正在向毫米波发展，高速晶体管、混合光子平台和太赫兹元设备的首批原型正在开始连接电子和光学领域。

然而，由于可用诊断工具的限制，特别是在速度和空间分辨率方面，表征和诊断此类设备提出了重大挑战。如果一款突破性设备是同类设备中最快且最小的，那么我们该如何衡量它呢?

为了应对这一挑战，康斯坦茨大学的一组研究人员现在提出了一种创新的解决方案：他们在透射电子显微镜中产生飞秒电子脉冲，用透视 激光将它们压缩到仅80飞秒持续时间，并将它们同步到内部借助光电导开关，激光触发电子传输线的场。然后，研究人员使用泵浦探方法，直接感知电子设备中作为空间和时间函数的局部电磁场。

这种新型超快电子束探在正常工作条件下提供飞秒、纳米和毫伏分辨率，即不影响装置的原位运行。只需要减薄基板材料即可对电子束变得透明。

这种飞秒电子束探方法开辟了下一代电子学研究和开发的新领域，因为原则上诊断分辨率现在仅受显微镜中电子的德布罗意波长和透视 激光的循环周期的限制用于全光电子脉冲压缩的光。

有了这样的分辨率，新工具可以为未来的电子电路提供前所未有的洞察力，并可以指导他们的设计走向新颖的应用。新概念的多功能性以及与半导体行业现有电子束检测设备的无缝集成应使其成为推动超快电子技术迈向未开发能力的有前途的资产。