Исследователи Учебно-научного радиофизического центра МПГУ в сотрудничестве с учеными из Лаборатории Ш. Кулона (Laboratoire Charles Coulomb) университета г. Монпелье, Франция выполняют совместный проект № 14.586.21.0003 «Терагерцовые детекторы на основе углеродных наноструктур для создания систем получения изображений» в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 – 2020 годы».

Целями проекта являются:

1.1. Разработка научно-технологических основ получения новых наноструктурированных углеродных материалов для регистрации излучения терагерцового диапазона.

1.2. Разработка и создание нового типа терагерцовых детекторов, которые легко могут объединяться в матрицы для получения с их помощью изображения в терагерцовом диапазоне

1.3. Создание экспериментального образца системы регистрации изображения в терагерцовом диапазоне (системы терагерцового видения)

На первом этапе в 2014 г. были получены следующие результаты:

1.1 Проведен обзор и анализ современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей проблему разработки терагерцовых детекторов на основе углеродных наноструктур.

1.2 Обосновано и выбрано направления исследований нового типа терагерцовых детекторов на основе углеродных наноструктур.

1.3 Проведена сравнительная оценка вариантов возможных решений с учетом результатов прогнозных исследований.

1.4 Определен оптимальный вариант направления исследований.

1.5 Проведены теоретические исследования физических механизмов, лежащих в основе фотовольтаического отклика ассиметричных углеродных наноструктур. Результаты этих исследований следующие:

  • Сигнал термоэдс (и соответственно отклик при заданной мощности) имеет выраженный максимум в определенной области затворных напряжений
  • Сигнал термоэдс (и соответственно отклик при заданной мощности) растет при понижении температуры.
  • Сигнал термоэдс (и соответственно отклик при заданной мощности) выше в случае канала с большей шириной запрещенной зоны
  • Вид зависимости сигнала термоэдс от затворного напряжения определяется контактным легированием (образованием барьеров Шоттки на контактах)
  • Сигнал термоэдс (и соответственно отклик при заданной мощности) выше в случае, когда контактное легирование имеет разный знак на электродах сток-исток.

1.6 Проведены патентные исследования в соответствии ГОСТ Р 15.011-96. Эти исследования показали, что ниша ТГц детекторов на основе графена в настоящее время является слабо разработанной, актуальными являются новые технические решения, позволяющих при этом существенно расширять диапазон рабочих температур детекторов и увеличить их быстродействие.

1.7 Разработаны конфигурации индивидуального терагерцового детектора, основанного на графене. В качестве базовых конфигураций рассматриваются несимметричные структуры с затворным электродом, связанным с одним из рукавов логопериодической антенны, второй рукав которой связан с истоком транзисторного устройства, каналом проводимости которого является однослойный графен. Другой перспективной конфигурацией является структура с двойным затвором, связанным с регистрируемым излучением посредством логопериодической антенны (работа выполнена иностранным партнером).

news1Базовая конфигурация единичного детектора терагерцового излучения на основе графена