超薄型テラヘルツ波源が次世代通信技術を牽引、原子数層厚で既存電子プラットフォームと互換

サセックス大学の物理学者たちが、わずか数原子層厚の極薄・大面積半導体表面テラヘルツ波源を開発。既存電子プラットフォームと互換性があります。

テラヘルツ波の意義と従来課題

テラヘルツ源は1兆分の1秒スケールで振動する短い光パルスを放出。標準電子機器では高速すぎ、光学技術では低速すぎて扱えない領域。300GHz超の超高速通信デバイス（6G携帯電話技術等）進化に極めて重要——現行エレクトロニクスの根本的限界を超える領域です。サセックス大学EPicラボは表面テラヘルツ放出技術のリーダーで、これまで最高輝度・最薄の半導体表面源を実証。新開発の放出領域は従来比10分の1厚で、同等以上の性能。

日常物への搭載で偽造防止・IoT・次世代スマホへ応用

薄層を既存物体・デバイス上に配置可能。テラヘルツ源をティーポットや美術品など「これまで想像もつかない場所」、および従来非互換だった次世代携帯電話等エレクトロニクスに配置可能。偽造防止、IoT、以前は互換性のなかったエレクトロニクスへの巨大な潜在力を開きます。

Luke Peters博士（サセックス大学欧州研究会議TIMINGプロジェクト研究員）：

「テラヘルツ源をアクセス困難な場所に配置するアイデアは科学的魅力大だが、実践は極めて困難。テラヘルツ放射は材料科学、生命科学、セキュリティで超然たる役割を果たせる。しかし依然、急拡大するIoTの一部として日常物と対話するデバイスを含め、既存技術の大半には異質。この成果はテラヘルツ機能を日常生活に近づける道程のマイルストーン。」

テラヘルツ波の特性と従来源の課題

マイクロ波と赤外線の間に位置する電磁波。紙・衣服・プラスチック等をX線のように容易に透過し物質組成を明らかにするが、無害。テラヘルツイメージングで物体の分子組成を「視覚化」、材料識別可能。空港セキュリティ用テラヘルツカメラ、皮膚がん検知医療スキャナ等への応用期待。

最大課題：一般的に「強力なテラヘルツ源」とされるものが、電球と比較して微弱で巨大。非線形結晶等エキゾチック材料必要で、不格好・高コスト。センサ・超高速通信等他技術との統合に物流上の課題。

サセックスチームのブレークスルー

極薄材料（約25原子層）からテラヘルツ源を開発。電子グレード半導体を、異なる周波数（色）で振動する2種類のレーザー光で照射し、テラヘルツ放射の短いバースト放出を誘起。2色レーザーベーステラヘルツ源は2000年代初頭初実証以来、長年求められていた科学的ブレークスルー。窒素・アルゴン・クリプトン等特殊ガス混合物ベース2色源は現在最高性能クラス。広く電子技術で用いられる半導体は、このタイプのテラヘルツ生成機構ではほぼ未到達領域でした。

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