Физики создали широкополосный и чувствительный к поляризации детектор терагерцового излучения на основе графена. Разработка может найти применение в системах связи и передачи информации нового поколения, а также в системах безопасности и медицине. Работа опубликована в журнале ACS Nano Letters.

Терагерцовое излучение — узкая область электромагнитного спектра, лежащая между дальними ИК и микроволнами. Оно проходит сквозь живые организмы, частично поглощаясь в тканях, но при этом не является ионизирующим и не оказывает вредного воздействия на организм. Поэтому традиционными областями его применения стали медицинская диагностика и системы безопасности. Кроме того, ТГц-детекторы применяются для исследований космоса, а их разработки могут оказаться полезными при создании телекоммуникационных стандартов связи нового поколения 5G и 6G.

Работы по детектированию терагерцового излучения при помощи графена ведутся уже на протяжении десяти лет. За это время ученые исследовали различные механизмы взаимодействия излучения с графеном и создали прототипы детекторов, не уступающие коммерческим аналогам, работающим на основе других материалов. Однако до сих пор не была изучена природа взаимодействия графеновых детекторов с терагерцовым излучением разной поляризации. Хотя чувствительные к поляризации излучения детекторы могут быть полезны во многих прикладных задачах.

Исследователям из лаборатории наноуглеродных материалов МФТИ, Физико-технического института имени А. Ф. Иоффе РАН и Регенсбургского университета удалось показать экспериментально, как отклик детектора зависит от поляризации падающего излучения, и объяснить, почему так происходит.

«Детектор представляет собой кремниевую пластинку размером 4 х 4 мм. На этой пластинке лежит маленький кусочек графена размером 2 х 5 мкм. Графен соединен с двумя плоскими золотыми контактами, которые специально изготовлены в форме галстука-бабочки для обеспечения чувствительности детектора к поляризации и фазе падающего излучения. Кроме того, сверху графен соединен с еще одним золотым контактом через слой оксида алюминия», — комментирует один из авторов исследования Яков Матюшкин.