石墨烯和太赫茲，一個(gè)是面向未來的新材料，一個(gè)是面向未來的新技術(shù)，兩者貌似不搭茬。不過，最近它們“碰撞”在一起，產(chǎn)生了絢麗的“火花”。

7月13日，從中國(guó)電子科技集團(tuán)公司獲悉，科研人員成功將石墨烯太赫茲探測(cè)器的工作頻率提高至650GHz，在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)石墨烯外差混頻探測(cè)，開啟了太赫茲立體成像世界的大門。

作為電磁波家族中最神秘的存在，太赫茲波被譽(yù)為改變未來世界的十大技術(shù)之一。這種頻率介于0.1THz到10THz之間的電磁波，具有較低光子能量，較高穿透能力，在安檢成像、雷達(dá)、通信、天文、大氣觀測(cè)和生物醫(yī)學(xué)等眾多技術(shù)領(lǐng)域有廣闊應(yīng)用前景。然而要實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的廣泛應(yīng)用，必須運(yùn)用新材料、研發(fā)新技術(shù)予以突破。

為此，中國(guó)電科13所專用集成電路國(guó)家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室與中科院蘇州納米所、納米器件與應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開展深度合作，運(yùn)用石墨烯材料，成功研制了可在室溫環(huán)境下工作的低阻抗高靈敏度石墨烯太赫茲探測(cè)器，其工作頻率和靈敏度均達(dá)到了同類探測(cè)器中的最高水平。

此次合作中，13所團(tuán)隊(duì)主要任務(wù)是提高石墨烯材料的遷移率，縮小器件的柵長(zhǎng)，提升探測(cè)器的探測(cè)頻率和靈敏度。該所技術(shù)專家蔚翠博士介紹，制作石墨烯材料過程中，研究人員采取了“熱解法”，將碳化硅晶體加熱到1600攝氏度，蒸發(fā)掉表面的硅原子，通過重新排布剩下的碳原子來獲取。這種方法獲得的晶圓級(jí)石墨烯不但均勻性更好，層數(shù)、電學(xué)性能都更有保障，未來產(chǎn)業(yè)化能力更強(qiáng)。

制作柵長(zhǎng)為納米級(jí)的探測(cè)器，對(duì)技術(shù)團(tuán)隊(duì)的器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和關(guān)鍵工藝都提出了極高要求。中國(guó)電科太赫茲專業(yè)領(lǐng)域首席專家馮志紅博士帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，自主研發(fā)出一整套低損傷、自對(duì)準(zhǔn)探測(cè)器件工藝流程，成功制備了100納米柵長(zhǎng)的石墨烯太赫茲探測(cè)器，并大幅提高了探測(cè)器的工作頻率和靈敏度。

由此，該探測(cè)器的成像能力得到了顯著提升。13所技術(shù)專家梁士雄博士表示，如果說以往探測(cè)設(shè)備獲取太赫茲圖像是在“拍照”，這種新的探測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)“攝像”，而且效果更好、精度更佳，應(yīng)用前景也更加寬廣。