Международная группа ученых под руководством специалистов разработала компактный квантовый детектор, который значительно повышает чувствительность захвата терагерцевого излучения.
Терагерцевый диапазон между микроволновым и инфракрасным светом остается сложной областью для изучения из-за низкой скорости работы и дороговизны существующих датчиков с криогенным охлаждением. Новый прибор, использующий квантовую физику и метаповерхность, преобразует радиацию в электрические сигналы, что делает его более эффективным и доступным.
Новое устройство основано на внутриплоскостном фотоэлектрическом эффекте. Терагерцевые фотоны передают энергию электронам в двумерном электронном газе. Эти частицы преодолевают потенциальный барьер и формируют электрический ток. В отличие от традиционных фотоприборов, этот механизм не требует минимального энергетического порога фотонов. Для повышения эффективности захвата волн используется структура в виде «кирпичной кладки», концентрирующая электромагнитную энергию в узких промежутках с детектирующими элементами.
В ходе испытаний устройство показало внешнюю квантовую эффективность 2,1% на частоте 1,9 ТГц, что в 20 раз выше предыдущих детекторов. Работает при нулевом смещении, исключая темные токи и снижая шум. Авторы отмечают, что это детекторы прямого действия без темных токов.
Разработка соответствует общепринятым методам изготовления полупроводниковых устройств, что делает возможным интеграцию этих детекторов в микросхемы. Эксперты уверены, что данная технология будет востребована в беспроводных коммуникационных системах будущего, медицинской сфере, астрономии, а также для мониторинга производственных процессов.
Источник: «Известия»
распечатать статью