Создан чувствительный к поляризации терагерцового излучения графеновый детектор

Фазочувствительный ТГц-интерферометр / (с) Дарья Сокол / Пресс-служба МФТИ

Физики из МФТИ и других научных центров разработали детектор на основе CVD-графена, способный регистрировать поляризацию и фазу терагерцового излучения. Устройство может найти применение в сфере медицинской диагностики и системах связи нового поколения 5G и 6G. Работа опубликована в журнале ACS Nano Letters.

– Детектор представляет собой кремниевую пластинку размером 4 на 4 миллиметра, на которую помещен кусочек CVD-графена размером 2 на 5 микрометра. Графен соединен с двумя плоскими золотыми контактами, которые изготовлены в форме галстука-бабочки. Сверху графен соединен с еще одним золотым контактом через слой диэлеткрика (оксид алюминия)», – рассказывает первый автор статьи, научный сотрудник лаборатории наноуглеродных материалов МФТИ Яков Матюшкин.

Терагерцовое излучение возбуждает в образце CVD-графена плазменные волны – волны плотности носителей заряда, электронов и дырок. В обычных трехмерных проводящих материалах (например, металлах) плазменные волны быстро затухают. В двумерном графене они распространяются на сравнительно большие расстояния, благодаря чему можно наблюдать их интерференцию, наложение волн друг на друга с образованием волны большей или меньшей амплитуды. Благодаря особой геометрии золотых контактов графеновый детектор способен регистрировать интерференцию плазменных волн, которая зависит от поляризации и фазы терагерцового излучения.

а) Оптическая фотография устройства (вид сверху). б) Увеличенная фотография чувствительной части детектора. в) Принципиальная схема детектора (боковой разрез) / (с) Пресс-служба МФТИ

В экспериментах применялся CVD-графен, производства компании «Русграфен». Он представляет собой поликристаллическую графеновую пленку, получаемую промышленным методом химического газофазного осаждения (от англ. CVD - chemical vapor deposition). Чистый монослойный CVD-графен применяют для создания нового поколения электронных и биомедицинских устройств: гибких и прозрачных электродов, мембран и сенсоров, логических элементов и ячеек памяти, оптоэлектронных устройств и нелинейных оптических элементов для лазеров.

– Наше исследование расширяет возможности применения графена в индустрии. Тот факт, что нам удалось наблюдать интерференцию плазменных волн именно в CVD-графене, означает, что при необходимости можно запустить промышленное производство графеновых ТГц-детекторов, – говорит соавтор исследования,старший научный сотрудник ИОФ РАН и гендиректор компании «Русграфен» Максим Рыбин.

Терагерцовое излучение – эта узкая область электромагнитного спектра, лежащая между дальними инфракрасным излучением и радиоволнами. В отличие от рентгеновского излучения, терагерцовое не обладает ионизирующими свойствами и безвредно для живых организмов. Перспективные графеновые ТГц-детекторы применимы в медицинской диагностике и системах безопасности. Они также могут быть использованы при изучении космоса и создания телекоммуникационных устройств связи нового поколения 5G и 6G.

Помимо ученых из МФТИ, в исследовании участвовали сотрудники Московского педагогического государственного университета, ФТИ имени А. Ф. Иоффе, университета Регенсбурга (Германия) и Института общей физики РАН. Работа выполнена при поддержке РФФИ и Министерства образования и науки РФ.

Спасибо за Ваше обращение
Мы ответим Вам в течение 24 часов
Спасибо
Ждите новостей