Терагерцовый диапазон считают перспективным для беспроводной передачи данных в Wi-Fi и мобильных сетях поколений 6G и выше. Он потенциально обеспечивает скорости в десятки раз выше существующих. Но освоение диапазона сдерживало отсутствие компактных и высокочувствительных детекторов.
Российские ученые разработали уникальный детектор терагерцового излучения на основе двуслойного графена, рассказали в Московском физико-техническом институте. В этом материале можно электрически создавать и точно настраивать так называемую запрещенную зону.
Мы стремились нащупать предел возможностей двуслойного графена, ожидая, что характеристики детектора стабилизируются. Однако чувствительность продолжала расти линейно даже при рекордных значениях запрещенной зоны. Это открытие меняет представление о потенциале графена в фотонике
Ученые применили инновационный подход к архитектуре детектора, использовав подзатворный диэлектрик диоксида гафния. Это позволило увеличить ширину запрещенной зоны до рекордных 90 мэВ, фотоотклик по напряжению достиг 49 кВ/Вт, а способность регистрировать слабые сигналы выросла в 20 раз. Еще одним достижением стало первое наблюдение плазмонных колебаний на рекордно низкой для графена частоте 130 ГГц — это подтверждает высокое качество созданных структур.
На основе разработки можно создать приемопередатчики для сетей будущих поколений с терабитными скоростями передачи данных. Это важно для беспилотного транспорта, дополненной реальности и телемедицины. В промышленности технология пригодится для неразрушающего контроля трубопроводов и реакторов в нефтегазовой и атомной отраслях, а также для высокоточных сканеров безопасности. Технология совместима со стандартными CMOS-процессами, что ускорит внедрение разработки в производство.
В работе приняли участие исследователи Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ, Физико-технологического института им. Валиева РАН, Института физики микроструктур РАН и Национального университета Сингапура. Результаты опубликованы в журнале Advanced Optical Materials.
Ранее Наука Mail писала о том, что aизики предложили «умный» метод создания антенн для связи 6G.
