12、太赫兹技术中的硅微加工应用

太赫兹技术中的硅微加工应用

1. 太赫兹技术简介

太赫兹（THz）研究近年来获得了前所未有的关注和发展动力。这主要源于对高速太赫兹链路更高数据速率的巨大需求，以及太赫兹在其他领域的多样化应用，如具有高分辨率能力的监控成像和医疗成像。太赫兹射线是非电离辐射，不会在人体组织中引发有害的化学反应，这一特性使太赫兹技术在生物医学应用中极具吸引力。

太赫兹频段范围大致从300 GHz到3 THz，对应的波长为1 mm到100 µm，因此也被称为亚毫米波频段。然而，由于缺乏实用的技术来产生和检测毫米波以及低于光学频段的辐射，在100 GHz以上到几太赫兹的频谱中存在一个缺口，即“太赫兹间隙”。

尽管存在挑战，太赫兹频段仍展现出许多有吸引力的特性。其非电离特性使其适用于生物医学成像，如肿瘤检测、脑成像和全身扫描等。此外，太赫兹波还具有远程检测有害气体和材料的潜力，许多自然和人造分子在气态时会在太赫兹频率下吸收光子，这些吸收带可作为有害气体的化学指纹。太赫兹频段在宇宙中也广泛存在，包含有关行星、恒星、星系和星团起源的信息，因此在医学成像、天文学和天体物理学、气体检测、地球大气监测以及国土安全和监控等传感器开发方面具有广泛的应用前景。

不过，大气衰减是太赫兹频段用于长距离通信和雷达的主要障碍。例如，产生一个1 W、频率为1 THz的信号，在传播仅1 km后，其强度将逐渐减弱至几乎为零（仅保留原始强度的10% - 30%）。在生物医学成像中，太赫兹信号在盐溶液（可近似代表人体组织）中传播仅1 mm后，其功率就会降至原始强度的0.0000002%，因此目前太赫兹医疗设备主要用于表面成像应用，如皮肤癌和龋齿检测以及薄组织样本的实验室测试。

2. 太赫兹技术的国家