Учёные нашли способ создать эффективный и простой источник терагерцевого излучения

Учёные НИЦ "Курчатовский институт", Института сверхвысокочастотной полупроводниковой электроники имени В.Г. Мокерова РАН и Национального исследовательского ядерного университета "МИФИ" создали полупроводниковую многослойную структуру, предназначенную для изготовления на ней фотопроводящих антенн. Такие антенны, облучаемые фемтосекундными лазерными импульсами, являются эффективными и сравнительно простыми источниками терагерцевого излучения, востребованному во многих сферах. Исследование опубликовано в журнале "Кристаллография".

Терагерцевое (ТГц) излучение — мощный инструмент, с диапазоном использования во многих сферах — от медицины до беспроводной передачи данных. Главным препятствием на пути более широкого использования ТГц излучения является отсутствие эффективных и малогабаритных источников излучения.

Учёные предложили новое решение -  использовать в качестве источника ТГц излучения фотопроводящую антенну, изготовленную на оригинальной структуре в виде чередующихся кристаллических слоёв LTG-GaAs/GaAs:Si (low-temperature-grown, GaAs — выращенный при пониженной температуре арсенид галлия / стандартный GaAs, легированный кремнием). По словам исследователей, главная особенность структуры — её выращивание на специфической подложке — GaAs с ориентацией (111) А. Такой дизайн структуры обеспечивает ультрамалое время жизни фотовозбуждённых носителей заряда и достаточно большое удельное сопротивление. 

Метод терагерцевой спектроскопии различных материалов в настоящее время активно развивается. Он применяется, например, службами безопасности в аэропортах и на вокзалах для сканирования пассажиров и багажа, помогая обнаружить различные металлические, керамические и пластиковые предметы. Используется ТГц-спектроскопия и для получения изображения опухолей в медицинских ТГц-томографах (при этом возможно обнаружить опухоли на ранних стадиях, когда шансы на полное излечение гораздо выше). Наконец, ТГц-спектроскопия применяется при анализе предметов искусства для распознавания под более поздними слоями скрытых изображений на картинах, исследования объёмной структуры сложного красочного слоя, определения возраста деревянных предметов.

Кроме того, исследуются возможности использования ТГц-спектроскопии во многих других практических (беспроводная передача данных, контроль качества продукции, быстродействующие процессоры) и фундаментальных (астрофизика) целях.

Коллектив авторов исследования уже получил два патента на дизайн новой полупроводниковой структуры.