Новая технология в 50 раз увеличила мощность излучателей терагерцовых волн

5 июня 2023
163

Ученые из Института сверхвысокочастотной полупроводниковой электроники имени В.Г. Мокерова РАН (Москва), Института общей физики РАН (Москва), Бирмингемского университета (Великобритания), Университета ИТМО (Санкт-Петербург), МГТУ имени Н.Э. Баумана (Москва), Московского физико-технического института (Долгопрудный), а также Астонского Университета (Великобритания) разработали устройство, которое эффективнее, чем существующие аналоги, генерирует импульсное терагерцовое излучение широкого спектра частот посредством фотопроводящей антенны. Принцип действия антенны основан на том, что воздействие лазерного излучения на ее полупроводниковую подложку одновременно с приложением внешнего напряжения приводит к генерации терагерцового импульса.

Чтобы для генерации терагерцового излучения было достаточно лазерных импульсов малой мощности, ученые улучшили фотопроводящую антенну, присоединив к ее контактам симметричные золотые встречно-штыревые электроды, по форме напоминающие расческу с очень тонкими и часто расположенными (на расстоянии порядка нескольких сотен нанометров) элементами, называемыми пальцами. Такая форма электродов позволяет значительно увеличить запасенную в излучателе энергию за счет увеличения его емкости. Кроме того, авторы разместили антенну на подложке из соединений индия и галлия с мышьяком (InAs/GaAs), которые выполняли роль квантовых точек — структур, участвующих в переносе электрического заряда на встречно-штыревые электроды.

Физики сравнили мощность улучшенного излучателя с исходным — не содержащим встречно-штыревых электродов, но использующим аналогичную фотопроводящую подложку. Для этого оба устройства возбуждали ультракороткими лазерными импульсами, а терагерцовое излучение регистрировали приемником на основе фотопроводящей антенны. Оказалось, что совместное использование квантово-точечных структур и встречно-штыревых электродов позволило увеличить мощность излучения антенны в 50 раз.