Физики МФТИ нашли способ повысить чувствительность графеновых детекторов в 20 раз для 6G и диагностики
Специалисты Московского физико-технического института (МФТИ) совершили прорыв в области терагерцовых технологий. Ученые обнаружили, что чувствительность детекторов на основе двуслойного графена можно повышать практически без ограничений — вплоть до 20-кратного увеличения.
Российские физики из МФТИ представили результаты исследования, способного перевернуть представления о возможностях графена. В центре внимания — терагерцовое излучение, диапазон, который считают главным претендентом на роль основы для сетей 6G. Потенциально такие частоты способны передавать данные в десятки раз быстрее, чем современные Wi-Fi и 5G.
Главная проблема, мешавшая прогрессу, — отсутствие компактных и сверхчувствительных детекторов. Три года назад российские и сингапурские ученые предложили использовать для этих целей двуслойный графен. Под действием внешнего поля он ведет себя как полупроводник, свойствами которого можно гибко управлять.
Нынешнее исследование команды МФТИ стало следующим шагом. Ученые решили проверить, как на чувствительность влияет ширина так называемой запрещенной зоны — ключевой характеристики любого полупроводника. Ожидалось, что у этого параметра есть потолок, после которого улучшения прекратятся.
«Мы стремились нащупать предел возможностей графена, ожидая стабилизации характеристик, но чувствительность продолжала линейно расти даже при рекордной ширине запрещенной зоны. Это меняет представление о потенциале графена в фотонике», — пояснил заведующий лабораторией оптоэлектроники двумерных материалов МФТИ Дмитрий Свинцов.
Внедрив в устройство специальные прослойки из диоксида гафния, исследователи сумели достичь рекордных значений. Чувствительность детектора выросла примерно в 20 раз.
Теперь у открытия открываются два пути практического применения. Первый — создание сверхскоростных систем связи нового поколения (6G и выше). Второй — промышленная диагностика. Сверхчувствительные датчики смогут выявлять микроскопические дефекты в нефтегазовых трубопроводах и компонентах атомных реакторов, что кратно повысит безопасность опасных производств.