Физики МФТИ разработали метод стопроцентного поглощения света двумерными материалами, в том числе графеном. Это позволит сделать более чувствительные детекторы терагерцевого и инфракрасного излучения, — они уже применяются в досмотровых сканерах на транспорте и границах, рассказали «Газете.Ru» в МФТИ.
Открытие позволит создавать более чувствительные детекторы терагерцевого и инфракрасного излучения, которые применяются на границах, в приборах контроля качества и анализа газов на производстве, в медицинской диагностике, а также рассматриваются для будущих линий беспроводной связи. Чем выше поглощение, тем слабее сигнал можно поймать и тем компактнее сделать сам прибор.
Графен и другие двумерные материалы, со слоями толщиной в один атом, хорошо проводят электрический ток, но почти не поглощают свет. Обычный слой графена задерживает всего 2,3% падающего на него излучения, а остальное проходит насквозь. Отсюда следует, что фотодетекторы на основе графена являются быстрыми, но их чувствительность пока не дотягивает до аналогов на основе объемных полупроводников. Быстродействие графеновых детекторов очень привлекательно для задач беспроводной и оптоволоконной связи, однако проблема малого поглощения и малой чувствительности долго оставалась нерешенной.
Исследователи создали структуру, которая заставляет графен (и произвольные двумерные материалы) поглощать до ста процентов падающего на них света вместо обычных нескольких процентов. Для этого на материал наносится сетка из металлических контактов, а вся конструкция размещается над отражающим слоем, например, металлом. С правильно подобранным отражающим слоем поглощение сеткой «металл - графен» доходит до 100%.
«Большинство предшествующих работ по усилению поглощения двумерными слоями было сконцентрировано на плазмонике – усилении поглощения с помощью возбуждения двумерных электронных волн. Однако для этого требовались сверхчистые образцы с высокой подвижностью электронов, а зачастую – еще и низкие температуры. Рецепт, который предлагаем мы, не требует высокой подвижности и подходит даже для дефектных пленок, выращиваемых масштабируемыми химическими методами», — рассказал соавтор исследования, доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией оптоэлектроники двумерных материалов Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ Дмитрий Свинцов.
Работа выполнена в рамках проекта НЦМУ «Центр перспективной микроэлектроники» на базе МФТИ.
Ранее российские ученые нашли способ сделать медицинские датчики точнее.
