康斯坦茨大学的研究人员成功地在电子显微镜中以数十太赫兹的带宽拍摄到了极速电子电路的运行过程。对更快信息处理的需求与日俱增，这为以接近太赫兹和太赫兹频率运行的高速电子器件为重点的研究开创了新的可能。
利用飞秒电子束检测超快电子器件的新型检测工具的艺术图片。图片来源：Mikhail Volkov 博士 Mikhail Volkov 博士编辑
虽然现有的电子设备通常在千兆赫（GHz）范围内工作，但电子学的前沿正在向毫米波推进，高速晶体管、混合光子平台和太赫兹（THz）元器件的首批原型已开始在电子和光学领域架起桥梁。
然而，由于现有诊断工具的局限性，特别是在速度和空间分辨率方面的局限性，对这些设备进行表征和诊断是一项重大挑战。如果一个突破性的设备是同类产品中速度最快、体积最小的，该如何对其进行测量呢？
针对这一挑战，康斯坦茨大学的一个研究小组提出了一个创新解决方案： 他们在透射电子显微镜中产生飞秒电子脉冲，用红外激光将其压缩到 80 飞秒，并借助光电导开关使其与激光触发电子传输线的内场同步。然后，研究人员利用泵浦探针方法，直接感知电子设备中的局部电磁场与空间和时间的函数关系。
这种新型超快电子束探针可在正常工作条件下提供飞秒级、纳米级和毫伏级分辨率，即不影响器件的原位运行。只需减薄基底材料，使其对电子束透明即可。
飞秒电子束探针方法为下一代电子器件的研究和开发开辟了新的领域，因为现在的诊断分辨率原则上只受显微镜中电子的德布罗格利波长和用于全光学电子脉冲压缩的红外激光周期的限制。
有了这样的分辨率，新工具为未来的电子电路提供了前所未有的洞察力，并能指导其设计实现新的应用。
新概念的多功能性以及与半导体行业现有电子束检测设备的无缝集成，使其成为推动超快电子技术向未知能力发展的重要资产。
编译自/scitechdaily