Fale terahercowe, zwane także submilimetrowymi, czyli fale elektromagnetyczne o długości od 0,1 do 1mm (daleka podczerwień), mogą znaleźć zastosowanie w obrazowaniu medycznym czy spektroskopii. Nie są jednak łatwe w detekcji. Dotychczas do ich wykrywania używano mikrobolometrów – detektorów, które są nie tylko znacznie droższe, ale też oferują o wiele niższą rozdzielczość od kamer CCD służących do rejestracji światła widzialnego.

W 2012 roku badaczom z Francji (Institut d’Electronique, de Microelectronique et de Nanotechnologie, STMicroelectronics) i Niemiec (University of Wuppertal) udało się do pomiaru fal terahercowych użyć kamery CMOS o rozdzielczości tysiąca pikseli. Trzy lata później naukowcy z Paul Scherrer Institute i Politechniki Federalnej w Lozannie użyli do detekcji dalekiej podczerwieni sensora CCD dysponującego już rozdzielczością około 1 megapiksela, dokładnie 1360×1024 piksele. Postęp w użyciu standardowych detektorów CCD  pomiarze fal terahercowych jest o tyle ważny, że dotychczas używane mikrobolometry mogą kosztować nawet 10 tysięcy dolarów za piksel.

Użyty sensor CCD jest nie tylko o kilka „zer” tańszy od dotychczasowych rozwiązań, ale również jego rozdzielczość jest około 25-krotnie większa. Przełomu dokonano dzięki wykorzystaniu niezagospodarowanej dotychczas właściwości detektorów CCD. Urządzenia te działają dzięki temu, że światło widzialne padające na sensor powodują przeskok elektronu na wyższą powłokę. Choć energia fal terahercowych nijak nie pasuje do energii potrzebnej do wzbudzenia elektronu, to okazuje się, że mogą one powodować wzbudzenie dzięki zjawisku tunelowania.

Badacze sugerują, że działanie technologii można znacznie poprawić, jeśli zastosuje się jako fotodetektor materiał z mniejszą przerwą energetyczną. Dzięki temu zjawisko tunelowania zachodzić będzie częściej. Najprostszą metodą ma być użycia zamiast standardowej technologii CCD… równie standardowej technologii CMOS, stosowanej od dziesięcioleci na skalę przemysłową do produkcji układów scalonych. Tej samej, której użyto w poprzednim badaniu, z 2012 roku.

[źródło i grafika: spectrum.ieee.org]

Kolejny artykuł znajdziesz poniżej