Российскими учеными созданы плазмонные кристаллы с настраиваемыми частотами колебаний электронов в полупроводниках. Это ключ к терагерцовой связи и сверхбыстрой квантовой электронике.
Российские физики доказали, что в полупроводниковых структурах с затвором типа «решетка» можно формировать плазмонные кристаллы — периодические системы, в которых электроны перестают вести себя как отдельные частицы, а начинают колебаться согласованно, образуя плазмоны. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Research.
Структура представляет собой двумерный электронный канал, накрытый металлической решеткой. Разные участки канала содержат неодинаковую плотность носителей, что формирует «электронную периодичность» — аналог кристаллической решетки, но созданной не атомами, а плазмой (ионизированным газом). Расчеты показывают, что скорость плазмонных волн в такой структуре может достигать 3,8×10⁵ м/с, а резонансы — находиться в терагерцовом диапазоне.
Ширину и положение «запретных зон» (bandgap) можно изменять электрическим током или внешним электромагнитным полем. Это означает возможность управления поведением плазмонов в режиме реального времени.
Эра после кремния
Терагерцовый диапазон — своего рода новая «чаша святого Грааля» для разработчиков. Существующие электронные утройства почти не работают на терагерцевых частотах — между микроволнами и инфракрасным диапазоном. Это так называемая «THz-долина», где фотонные технологии слишком громоздки, а традиционная электроника — слишком медлительна. Плазмонные кристаллы способны заполнить эту нишу, обеспечивая работу на частотах, недоступных обычным транзисторам.
Источник: hi-tech.mail.ru