Forscher der Chinesischen Akademie der Wissenschaften haben kürzlich in der Fachzeitschrift „Nature Electronics“ einen Artikel veröffentlicht, der eine neue Art von Hall-Rektorennenna auf Basis von Weyl-Halbmetallen vorstellt. Dieses Bauteil kann Signale im Frequenzbereich von 100 GHz effizient detektieren und verspricht, die Leistungsbeschränkungen herkömmlicher Dioden zu überwinden.
Drahtlose Kommunikations-, Bildgebungs- und Sensor-Technologien sind in der Regel auf p-n-Dioden angewiesen, um elektromagnetische Wellen in elektrische Signale umzuwandeln. Herkömmliche Designs stoßen jedoch auf Probleme wie thermisches Rauschen und Transitzeiten, die die Anwendung bei extrem hohen Frequenzen beeinträchtigen. Die Hall-Rektorennenna kombiniert die Funktionen von Gleichrichter und Antenne und nutzt die Materialeigenschaften des Typ-II-Weyl-Halbmetalls Niob-Iridium-Tellurid (NbIrTe4), um die Umwandlungseffizienz zu steigern.
Hu Zhen, Pan Xiaokai und ihre Kollegen erklärten: „Bei elektronischen und optoelektronischen Anwendungen wird der nichtlineare Elektronentransport in fremd dotierten p-n-Dioden oder -Übergängen zur Gleichrichtung und Wellenmischung genutzt. Aufgrund der thermischen Spannungsschwelle und der Transitzeitbegrenzung weisen solche Gleichrichter und Mischer jedoch grundlegende Einschränkungen in Bezug auf Grenzwellenlänge, Frequenz, Empfindlichkeit und Betriebstemperatur auf. Wir berichten über eine all-in-one nichtlineare Hall-Rektorennenna auf Basis eines Typ-II-Weyl-Halbmetalls, die bei Raumtemperatur arbeitet.“
Erste Tests zeigen, dass die Hall-Rektorennenna bei Raumtemperatur eine abstimmbare Bandbreite von über 100 GHz aufweist und Signalmischung bei niedrigen Leistungspegeln ermöglicht. Die Forscher weisen darauf hin, dass ihr Design eine nichtlineare Hall-Gleichrichtung für Frequenzen von 20 GHz bis 820 GHz bietet und den Weg für die Entwicklung schnellerer drahtloser Kommunikationssysteme und kompakterer Sensoren ebnet.
Veröffentlichungsdetails: Autor: Ingrid Fadelli, Phys.org; Titel: „A Hall 'rectenna' can detect signals over a 100 GHz frequency range“; erschienen in: „Nature Electronics“ (2026).
