Российские ученые обнаружили, что чувствительность детекторов терагерцового излучения на основе двуслойного графена можно повышать практически без ограничений.
Открытие, сделанное специалистами МФТИ, открывает путь к созданию сверхчувствительных детекторов для систем связи нового поколения и промышленной диагностики, сообщила пресс-служба вуза.
Терагерцовый диапазон считается одним из самых перспективных для беспроводной передачи данных — он потенциально способен обеспечить скорости в десятки раз выше, чем у существующих Wi-Fi и сетей 5G. Однако широкому внедрению технологий 6G и выше мешает отсутствие компактных и высокочувствительных детекторов такого излучения.
Три года назад российские и сингапурские исследователи нашли возможное решение: использовать двухслойные структуры из графена. Под действием внешнего поля они ведут себя как полупроводники, чьими свойствами можно гибко управлять, настраивая на максимальную чувствительность, сообщает ТАСС.
В новой работе ученые из МФТИ пошли дальше и изучили, как на чувствительность влияет ширина так называемой запрещенной зоны — ключевой характеристики полупроводников, определяющей их оптические и электрические свойства. Ожидалось, что у этого параметра есть предел, после которого характеристики детектора перестанут расти.
«Мы стремились нащупать предел возможностей графена, ожидая стабилизации характеристик, но чувствительность продолжала линейно расти даже при рекордной ширине запрещенной зоны. Это меняет представление о потенциале графена в фотонике», — пояснил заведующий лабораторией оптоэлектроники двумерных материалов МФТИ Дмитрий Свинцов.
Эксперименты показали, что если увеличить ширину запрещенной зоны до рекордных значений, внедрив в устройство прослойки из диоксида гафния, чувствительность детектора можно повысить примерно в 20 раз. В перспективе это позволит создавать не только сверхскоростные системы связи, но и датчики для выявления микроскопических дефектов в нефтегазовых трубопроводах и компонентах атомных реакторов.
