В течение последнего десятилетия исследования материалов сыграли важную роль в заполнении терагерцовой щели, начиная с разработки квантовых каскадных лазеров ТГц диапазона, которые в значительной степени зависят от полупроводниковых гетероструктурированных искусственных наноматериалов. Развитие терагерцовой спектроскопии, наноспектроскопии и терагерцовой визуализации расширило спектр мощных инструментов для характеристики широкого спектра материалов, включая одномерные или двумерные полупроводники, биомолекулы и графен.
Недостающий кусок? Дополнительная технология обнаружения, способная удовлетворить потребности приложений в ТГц диапазоне в таких областях, как биомедицинская диагностика, безопасность, культурное наследие, контроль качества и процессов, а также высокоскоростная беспроводная связь, требующая специальных интегрированных систем генерации и обнаружения.
Как сообщают ученые в журнале APL Materials из публикации AIP, используя подход, который использует возбуждение плазменных волн в канале полевых транзисторов (FET), они смогли создать первые детекторы FET на основе полупроводниковых нанопроволок. , спроектированный во множестве архитектур, включая конусы, гетероструктуры и связанные с антенной метаматериалом. В то время как они были в этом, они также разработали первые детекторы ТГц, сделанные из моно- или двухслойного графена.
«Наша работа показывает, что технология полевых транзисторов на основе нанопроволоки достаточно универсальна, чтобы позволить« проектирование »с помощью литографии параметров детектора и его основных функций», – пояснила Мириам Серена Витиелло, ведущий автор статьи, а также научный сотрудник и руководитель группы Terahertz Photonics Group. в Институте нанонаук CNR и Scuola Normale Superiore в Пизе, Италия.
На что способен нанопроволочный детектор? Он предлагает «конкретную перспективу ориентированного на приложение использования, поскольку он работает при комнатной температуре, достигая частот обнаружения более 3 ТГц, с максимальной скоростью модуляции в диапазоне МГц и мощностью, эквивалентной шуму, которые уже конкурируют с лучшими коммерчески доступными. технологий ", – сказал Витиелло.
С точки зрения приложений, поскольку нанодетекторы могут использоваться для быстрой визуализации большой площади как в ТГц, так и в суб-терагерцовом спектральном диапазоне, не удивляйтесь, увидев их коммерческое использование в ближайшем будущем для различных спектроскопических и реальных устройств. приложения для визуализации времени – возможно, даже в виде быстрых многопиксельных терагерцовых камер.
Далее, цели ученых состоят в том, чтобы «повысить производительность устройства в области сверхбыстрого обнаружения, изучить возможность обнаружения одиночных фотонов с использованием новых архитектур и выбора материалов, разработать компактные матрицы в фокальной плоскости и интегрировать на кристалле детекторы на основе нанопроволоки с "Квантовые каскадные микролазеры ТГц диапазона", – отметил Витиелло. «Это позволит нам вывести терагерцовую фотонику на совершенно новый уровень« компактности »и универсальности, где она, наконец, сможет найти применение во многих убийственных приложениях."