EXAMEN
Récemment, la Russie, la Grande-Bretagne, le Japon, l'Italie, une équipe de chercheurs de détecteur graphène térahertz.
fond
Térahertz technologie, les scientifiques du monde entier est une grande attention de l'une des technologies de pointe.
Avant 1990, notre compréhension de l'onde térahertz est limitée. Ces dernières années, le développement vigoureux de la technologie laser, la technologie de puits quantique, la technologie des semi-conducteurs, pour générer une onde térahertz offre une stabilité et une source fiable de rayonnement, le mécanisme fait térahertz la recherche de la technologie de détection de rayonnement, la technologie d'application de prospérer développement.
En 2004, le gouvernement américain térahertz technologie « changer l'avenir des dix techniques du monde » un. En Janvier 2005, le Japon est la technologie terahertz comme les premiers « piliers nationaux dix objectifs stratégiques clés » du. En Novembre 2005, le gouvernement chinois a tenu une spéciale « Conférence Xiangshan science et la technologie », a invité un certain nombre d'académiciens influents nationaux dans le domaine de THz THz consacré à la direction du développement de notre pays et la planification du développement. En outre, de nombreux autres pays et les gouvernements régionaux, les institutions, les entreprises, les universités et les instituts de recherche dans le monde ont investi dans térahertz boom de la recherche et du développement technologique.
Quelles sont les ondes térahertz?
L'onde térahertz se réfère à une gamme de fréquences de 0,1 ~ 10THz, interposé entre l'onde électromagnétique micro-ondes et infrarouge, par exemple une onde électromagnétique à l'oeil humain ne soit pas visible. ondes térahertz a une forte pénétration, de haute sécurité, une bonne orientation, une large bande passante, le temps et la résolution spatiale des avantages plus techniques.
(Source: Wikipedia)
Puisque les ondes térahertz ayant ces excellentes caractéristiques, térahertz technologie peut être appliquée à une image, le stockage, les communications, la sécurité, le radar, les bras, l'astronomie, la médecine, l'agriculture et d'autres domaines. Avant, j'ai présenté térahertz cas d'application liés à la technologie, tels que:
(A) Les chercheurs du MIT utilisé térahertz technologie, le contenu des pages du livre sur une combinaison d'imagerie, sans ouvrir le livre, vous pouvez lire le contenu du livre.
(Source: Barmak Heshmat)
(B) Les chercheurs de l'Université Institut FELIX peut démontrer un réseau à fibre optique classique, la fréquence effective du signal transmis ondes terahertz dans l'art.
(Source: Université )
(C) physicien britannique à l'Université de l'équipe de Sussex utilisé une seule caméra pixel et térahertz vague concevoir une solution technique, l'avenir devrait être mis au point pour détecter les explosifs dans les scanners aéroportuaires.
(Source: Référence [2])
Cependant, contrairement à beaucoup d'autres innovations de pointe et la technologie comme la technologie terahertz devront faire face à un certain nombre de problèmes et les goulets d'étranglement dans le processus de développement. Par exemple, térahertz ondes sont générées consomme avant la quantité de rayonnement d'énergie, ou nécessitent un fort refroidissement. Pour résoudre ce problème, nous avons introduit l'Université allemande de Kaiserslautern (TUK) le développement d'une équipe en utilisant les nouveaux « courants de spin » méthode pour générer des ondes térahertz.
(Source: Tuk)
Cependant, tout système de transmission de données, le signal de transmission, non seulement la source de rayonnement, le détecteur doit également recevoir le signal. Cependant, la présence d'inefficacité détecteur térahertz classique, principalement en raison de l'élément de détection d'onde térahertz entre la différence de taille. taille de transistor de micron, tandis qu'une longueur d'onde typique du rayonnement térahertz 100 fois plus long que lui. Cela conduit à se faufiler loin du côté détecteur d'ondes térahertz, sans aucune interaction.
innovation
Afin de résoudre les problèmes ci-dessus, récemment la Russie, la Grande-Bretagne, le Japon, l'Italie, une équipe de chercheurs qui a ouvert basé sur le détecteur térahertz de graphène. L'étude, publiée dans "Nature Communications (Nature Communications)".
(Source: tsarcyanide / MIPT Bureau d'information)
technologie
En 1996, les scientifiques ont proposé que l'énergie de l'onde incidente est comprimé dans le volume considérable du détecteur. Pour cette raison, le matériau de support de détecteur de spécial « onde compact », également appelée « plasmon ». Ils représentent le mouvement collectif des électrons de conduction des champs électromagnétiques, comme des ondes temporaires de tempête de mer vent ensemble. En théorie, à l'onde de résonance, l'efficacité du détecteur d'une telle a encore été améliorée.
Pour atteindre un tel détecteur, plus grand que prévu des difficultés. Dans la plupart des matériaux semi-conducteurs, tels que la décroissance rapide de l'expérience plasmon. En d'autres termes, en raison de la collision des électrons avec des impuretés, ils peu à peu érodée. Graphène est considérée comme une solution prometteuse, mais avant cela, il ne suffit pas propre.
Les auteurs de l'étude ont démontré une solution à ce problème de longue date: la résonance de la détection des ondes térahertz. Ils créent un photodétecteur (comme représenté sur la figure), un graphène à deux couches par le paquet entre les cristaux de nitrure de bore, et est couplé à l'antenne térahertz se produire. Dans une telle structure sandwich, les impuretés sont expulsés à l'extérieur de la feuille de graphène, de sorte que les autres communications plasmon plus librement. Pour être liés par le fil métallique en direct feuilles de graphène forment un résonateur à plasmon, et la structure à deux couches de la vitesse de graphène apporte une large plage de réglage.
Figure 1: des transistors à canal, bicouche composé de graphène (BLG), en tant que prise en sandwich entre deux cristaux en sandwich de nitrure de bore hexagonal en général (de hBN). Une telle structure est montée sur le dessus du substrat de silice (gris). Deux manchons antenne THz est connecté entre la source et la grille, à savoir le côté supérieur gauche de l'électrode (or). tension de signal de lecture entre la source et le drain (électrode à gauche et à droite).
(Source: tsarcyanide / MIPT Bureau d'information)
En fait, l'équipe a développé un spectromètre térahertz compact, mesurant quelques microns seulement, peuvent être commandés par un accord de la fréquence de résonance de tension. Les physiciens ont également démontré leur potentiel pour un détecteur pour la recherche fondamentale: mesures de sonde de courant à des fréquences différentes, et la densité d'électrons, le plasma a révélé la plasmon caractéristique.
Graphite alcényle détecteur térahertz (Source: La référence [3])
valeur
Coauteur, deux dimensions laboratoire photoélectrique Institut des matériaux de Moscou de physique et de la technologie du leader russe Dmitri Svintsov a déclaré: « Notre équipement soit comme un détecteur sensible qui peut également fonctionner comme un spectromètre dans la gamme térahertz, mais aussi la recherche matériau moyenne dimensions plasmon un outil. Tous ces détecteurs précédents ont, mais ces sondes ont occupé l'ensemble de banc optique. nous packagés la même fonction du volume de microns dix ".
mot-clé
Térahertz technologie, plasmonique, graphène
Documents de référence
[1] https://mipt.ru/english/news/new_t_wave_detector_uses_waves_of_the_electronic_sea_in_graphene
[2] https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsphotonics.8b00653
[3]
