Кеннет Гудфеллоу (Kenneth Goodfellow) и его коллеги по Рочестерскому университету (Великобритания) представили новый фотодетектор, способный дать начало новому направлению в создании микросхем, способных работать одновременно с фотонами и электронами.

Фотоникой называют дисциплину, занимающуюся фундаментальными и прикладными аспектами работы с оптическими (то есть фотонными) сигналами. Принципы ее контроля над фотонами во многом сходны с теми, что используются в электронике для контроля над электронами. Главной целью фотоники является создание на такой базе устройств различного назначения, которые в перспективе могли бы заменить существующие электронные аналоги.

В прошлом году группа, в которой участвует и Кеннет Гудфеллоу, продемонстрировала необычное устройство – вроде бы простую микросхему, состоящую из серебряного нанопровода и одноатомного слоя дисульфида молибдена. Последний по своим свойствам близок к графену, но, в отличие от последнего, имеет ярко выраженную запрещенную зону – такую область значения энергий электрона, которую он в данной среде иметь не может. Материалы, обладающие запрещенной зоной, можно использовать как полупроводники, переводя их в состояние, когда они из проводника становятся изолятором и тем самым позволяют направить ток электронов по заранее выбранному элементу микросхемы.

Чтобы серебро и дисульфид молибдена вместе могли работать как фотонная микросхема, на серебро воздействовали лазерным источником излучения. Как выяснилось, серебро, облученное лазером с определенной длиной волны, начинает распространять по своей поверхности плазмоны – коллективные колебания свободного электронного газа.

Когда плазмоны из одного конца серебряного нанопровода достигали другого, они добавляли электронам в дисульфиде молибдена достаточно энергии, чтобы те переходили в запрещенную зону, меняя состояние полупроводника с проводящего на изолирующее. Таким образом, действуя на микросхему светом, разработчики в конце концов добивались от нее получения чисто электронного сигнала.

В этот раз физики слегка изменили свою схему, чтобы понять, могут ли они использовать ее в качестве фотодетектора. Для этого первый конец серебряного нанопровода разместили на кремниевой подложке, а второй – на слое дисульфида молибдена. Кроме него, ко второму концу методами электронной литографии прикрепили металлический контакт, который позволял замерить ток, протекающий по микросхеме.

Затем на первый конец нанопровода воздействовали лазерными импульсами с различной поляризацией световых волн. Поляризация – это характеристика поперечных волн, описывающая поведение вектора колебаний волны в плоскости, перпендикулярной направлению распространения этой волны. Когда свет, падающий на схему, был поляризован по вектору параллельно нанопроводу, ток в системе был сильнее, а когда поляризация была перпендикулярна проводу – слабее.

Более того, чем короче была длина волны падающего на схему света, тем слабее был ток, и напротив: чем длиннее оказывалась длина волны действующего на микросхему света, тем сильнее был в ней ток.

Таким образом, Гудфеллоу и его коллегам удалось собрать наноразмерный фотодетектор, способный не только определять поляризацию падающего света и само его наличие, но и делать выводы о длине его волны. Подобные фотодетекторы в теории могут стать основой элементной базы разнообразных оптоэлектронных микросхем, работающих быстрее и эффективнее, чем сегодняшние чисто электронные аналоги.

Турбосушилка MT4111

Детский планшет