康斯坦茨大學的研究人員成功地在電子顯微鏡中以數十太赫茲的頻寬拍攝到了極速電子電路的運行過程。對更快資訊處理的需求與日俱增，這為以接近太赫茲和太赫茲頻率運行的高速電子裝置為重點的研究開創了新的可能。

利用飛秒​​電子束偵測超快電子元件的新型偵測工具的藝術圖片。圖片來源：Mikhail Volkov 博士Mikhail Volkov 博士編輯

雖然現有的電子設備通常在千兆赫（GHz）範圍內工作，但電子學的前沿正在向毫米波推進，高速晶體管、混合光子平台和太赫茲（THz）元件的首批原型已開始在電子和光學領域架起橋樑。

然而，由於現有診斷工具的局限性，特別是在速度和空間解析度方面的局限性，對這些設備進行表徵和診斷是一項重大挑戰。如果一個突破性的設備是同類產品中速度最快、體積最小的，該如何測量呢？

針對這項挑戰，康斯坦茨大學的研究小組提出了一個創新解決方案： 他們在透射電子顯微鏡中產生飛秒電子脈衝，用紅外線雷射將其壓縮到80 飛秒，並藉助光電導開關使其與雷射觸發電子傳輸線的內場同步。然後，研究人員利用泵浦探針方法，直接感知電子設備中的局部電磁場與空間和時間的函數關係。

這種新型超快電子束探針可在正常工作條件下提供飛秒級、奈米級和毫伏分辨率，即不影響裝置的原位運作。只需減薄基底材料，使其對電子束透明。

飛秒電子束探針方法為下一代電子元件的研究和開發開闢了新的領域，因為現在的診斷分辨率原則上只受顯微鏡中電子的德布羅格利波長和用於全光學電子脈衝壓縮的紅外線雷射週期的限制。

有了這樣的分辨率，新工具為未來的電子電路提供了前所未有的洞察力，並能引導其設計實現新的應用。

新概念的多功能性以及與半導體行業現有電子束檢測設備的無縫集成，使其成為推動超快電子技術向未知能力發展的重要資產。

編譯自/ scitechdaily