Российские ученые повысили чувствительность терагерцового детектора, деформируя его структуру
Терагерцевое (ТГц) излучение — это спектр частот, который расположен между инфракрасным и миллиметровым диапазонами. Важнейшее различие между детектированием в ТГц диапазоне и детектированием в инфракрасном диапазоне заключается в малой энергии фотонов ТГц диапазона, что затрудняет разработку приемников ТГц излучения. Эффективность преобразования терагерцового сигнала бывает довольно низкой, ученые постоянно пытаются улучшить характеристики преобразователя для обнаружения терагерцового излучения.
Терагерцовое излучение можно регистрировать, воздействуя на полупроводник ультракороткими лазерными импульсами и фиксируя изменения его фотопроводимости — способности проводить электричество при поглощении электромагнитного излучения. Слабое место таких устройств — эффективность преобразования терагерцового сигнала. Этот показатель во многом зависит от электронных свойств полупроводника, на основе которого он изготовлен. Специалисты пробуют разные подходы, чтобы улучшить характеристики преобразователя для детектирования терагерцового излучения.
Ученые из Института сверхвысокочастотной полупроводниковой электроники имени В. Г. Мокерова РАН (Москва), Института общей физики имени А. М. Прохорова РАН (Москва) и МГТУ имени Н. Э. Баумана (Москва) повысили чувствительность детектора, внеся в решетку полупроводника упругие деформации. Исследователи наносили на изолирующую пластину тончайшие слои двух сплавов, один из которых состоял из индия, галлия и мышьяка, а во втором вместо галлия был взят алюминий. Благодаря этому образовалась сверхрешетка. Из-за того, что содержание индия понижено, в одном из сплавов возникли деформации, которые дали возможность ученым управлять параметрами полупроводника.
Ученые с помощью экспериментов убедились в эффективности нового устройства. По сравнению с аналогичными характеристиками для оптико-терагерцовых преобразователей на основе не напряженной сверхрешетки, созданные детекторы имеют высокую эффективность. Исследование опубликовано в журнале IEEE Transactionson Terahertz Science and Technology.
«Эти разработки могут найти применение во многих областях, от нужд персонализированной медицины до систем терагерцовой связи нового поколения 5,5 и 6G», — рассказал Дмитрий Пономарев, кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник ИОФ РАН, заместитель директора по научной работе ИСВЧПЭ РАН.
Мы неоднократно писали, что ОКБ «АСТРОН» также активно занимается терагерцовой техникой. Повышение чувствительности методов обнаружения ТГц-излучения является одной из актуальных задач, над которой работают и наши специалисты.
