de.wedoany.com-Bericht: ROHM Semiconductor hat ein Oszillator-Bauelement der zweiten Generation für Terahertz-Wellen (THz) entwickelt, das auf der Technologie resonanter Tunneldioden (Resonant Tunneling Diodes, RTDs) basiert. Dieses Bauelement wird über das THz-Wellen-Bewertungsset RTD-EVK-G2 angeboten, das Musterbauelemente, Kabel und eine Bewertungsplatine umfasst. Unternehmen und Forschungseinrichtungen können damit in einer kompakten Entwicklungsumgebung Bewertungen zur Oszillation und Detektion von Terahertz-Wellen durchführen.

Terahertz-Wellen liegen zwischen Radiowellen und Licht und vereinen die Durchdringungsfähigkeit von Radiowellen mit der geradlinigen Ausbreitung von Licht. Sie zeigen charakteristische Absorptionsmerkmale gegenüber Polymeren, Feuchtigkeit und anderen Substanzen und eignen sich für zerstörungsfreie Prüfung ohne ionisierende Strahlung, medizinische und gesundheitliche Anwendungen sowie hochauflösende Radarsensorik. Herkömmliche Terahertz-Systeme erfordern große Geräte und hohe Implementierungskosten, was den Markteintritt neuer Unternehmen und Forschungseinrichtungen oder die Förderung der Kommerzialisierung erschwert. Seit Ende der 2000er-Jahre forscht ROHM gemeinsam mit dem Institute of Science Tokyo, der Universität Osaka (Osaka University) und anderen Einrichtungen an RTD-basierten Oszillations- und Detektionsbauelementen für Terahertz-Wellen und begann 2024 mit der Bereitstellung von Mustern der ersten Generation, wodurch die Gerätegröße und die Kosten im Vergleich zu herkömmlichen Methoden reduziert wurden.

Um den höheren Anforderungen an die Signalqualität in der Anwendungsentwicklung gerecht zu werden, hat ROHM ein Oszillator-Bauelement der zweiten Generation entwickelt. Die Chipgröße entspricht mit 0,5 × 0,5 mm der ersten Generation; durch eine verbesserte interne Struktur wurde die Ausgangsleistung auf etwa das Vierfache der ersten Generation gesteigert, mit einem Maximum von 40 µW. Die erhöhte Ausgangsleistung verbessert die Detektierbarkeit der Terahertz-Wellen nach dem Durchdringen oder Reflektieren von Zielobjekten und eignet sich für Sensor- und Bildgebungsanwendungen, die eine hohe Signalqualität erfordern. Das Bauelement verwendet weiterhin das PLCC-Gehäuse mit 4,0 × 4,3 mm und behält damit die branchenweit kleinste* Abmessung bei, sodass Bewertungsplattformen auch in platzbeschränkten Umgebungen aufgebaut werden können. Im Vergleich zu anderen Methoden der Terahertz-Erzeugung weist die RTD-Methode eine geringere Wärmeentwicklung und einen geringeren Stromverbrauch auf, was die Entwicklungsbelastung für Unternehmen reduziert.

Das Bewertungsset RTD-EVK-G2 mit Musterbauelementen der Oszillator-Bauelemente der zweiten Generation soll ab August 2026 verkauft werden und unterstützt zu geringeren Kosten als andere Verfahren die Entwicklung von Anwendungen wie zerstörungsfreier Prüfung, medizinischer und gesundheitlicher Bildgebung und Sensorik, Materialidentifikation sowie Feuchtigkeitserkennung. Bauelemente der ersten Generation werden weiterhin für Anwendungen mit Priorität auf geringem Stromverbrauch angeboten. Für den Kauf des Bewertungssets ist der Abschluss einer Geheimhaltungsvereinbarung (NDA) mit ROHM erforderlich. ROHM bietet außerdem verschiedene Unterstützungsmaterialien an; in Kombination mit Messwerkzeugen wie dem Analog Discovery 3™ von Digilent lässt sich mit dem Bewertungsset eine Forschungsumgebung auf begrenztem Raum aufbauen.

Professor Safumi Suzuki vom Labor für zukünftige interdisziplinäre Wissenschaft und Technologie des Instituts für integrierte Forschung am Institute of Science Tokyo erklärte, dass Terahertz-Wellen Anwendungspotenzial in der zerstörungsfreien Prüfung, der Bildgebungssensorik und der drahtlosen Kommunikation besitzen, die Kommerzialisierung jedoch weiterhin Herausforderungen wie große Geräte und hohe Kosten gegenübersteht. Die im Rahmen langjähriger gemeinsamer Forschung entwickelten RTD-Bauelemente sind klein, stromsparend und benötigen keine Kühlung; sie können zu geringeren Kosten eingeführt werden und helfen Unternehmen und Forschungseinrichtungen, die Forschung zu Terahertz-Wellen zu starten. Mit der deutlichen Steigerung der Oszillationsausgangsleistung der Bauelemente der zweiten Generation dürfte die Entwicklung von Anwendungen, die eine höhere Signalqualität erfordern, beschleunigt werden.

Ken Nakahara, General Manager des Forschungs- und Entwicklungszentrums von ROHM, erläuterte, dass das Nutzerfeedback zu den Bauelementen der ersten Generation einen starken Bedarf an Bauelementen mit höherer Ausgangsleistung gezeigt habe; die Produkte der zweiten Generation begegnen diesen Anforderungen, indem sie die Oszillationsausgangsleistung bei kompakter Baugröße auf etwa das Vierfache steigern. ROHM wird weiterhin mit Kunden, Partnern, Universitäten, Forschungseinrichtungen und Regierungsbehörden zusammenarbeiten, um die Entwicklung von Terahertz-Wellen-Anwendungen zu unterstützen und die Kommerzialisierung sowie praktische Umsetzung dieser Technologie voranzutreiben.