Транзисторы с высокой крутизной переключения для высокочувствительного детектирования терагерцового излучения
| Название НИОКТР | Транзисторы с высокой крутизной переключения для высокочувствительного детектирования терагерцового излучения |
|---|---|
| Аннотация | Основным драйвером развития терагерцовых (ТГц) технологий является увеличение объемов данных, передаваемых по беспроводным сетям. За последние три десятилетия, этот объем удваивается каждые полтора года. Дальнейшее ускорение передачи данных требует повышения частоты несущей в направлении сотен гигагерц, где способность излучения огибать препятствия ослаблена, а поглощение в атмосфере составляет порядка 10 дБ/км. Эти обстоятельства существенно ограничивают дальность передачи информации на суб-ТГц частотах, и требуют новых подходов к беспроводной связи. Одним из таких подходов является создание пассивных детекторов суб-ТГц диапазона с высоким отношением “сигналшум”, использующих нелинейности полупроводниковых структур. Они характеризуются простотой изготовления вследствие отсутствия усилителей, практически нулевым энергопотреблением в силу отсутствия напряжения смещения, и по этой же причине - низким уровнем собственных шумов. В результате проекта-2021 нами реализован новый принцип пассивного детектирования суб-ТГц излучения с помощью электрически-индуцированных туннельно-прозрачных p-n переходов в двухслойном графене [1-3]. Устройства демонстрируют конкурентные уровни мощности, эквивалентной шуму (МЭШ), при комнатной температуре (~160 пВт/Гц^{1/2}), и рекордно низкие уровни МЭШ при криогенных температурах (~30 фВт/Гц^{1/2}). Было показано, что электрическая индукция запрещенной зоны в двухслойном графене приводит к росту чувствительности и спаду МЭШ. Электрическая индукция запрещенной зоны в материале для увеличения выпрямляющей способности является ключевым отличием наших работ от аналогов, где для детектирования используется однослойный графен [4]. Все устройства проекта-2021 были изготовлены методом эксфолиации и инкапсуляции графена, который не является технологически масштабируемым. Целью проекта-2025 является реализация детектирования суб-ТГц излучения электрически индуцированными p-n переходами на технологически масштабируемых материалах. В качестве таковых нами выбран двухслойный графен, выращиваемый методом химического осаждения из газовой фазы (ХОГФ), и квантовые ямы теллурида ртути (HgTe). Ожидается, что разработанные устройства сохранят уровни чувствительности и МЭШ, свойственные инкапсулированному графену, или даже будут обладать лучшими показателями благодаря оптимизированной связи с антеннами. Ширина полосы данных устройств ожидается на уровне десятков гигагерц. Для выполнения новых работ по синтезу графена коллектив дополняется ведущими российскими специалистами в этой сфере. Реализация детектора на квантовой яме HgTe выполняется в ЦКП ИФМ РАН, сотрудники которого имеют многолетний опыт работы с указанным материалом. Проект предполагает получение результатов в сферах как инженерных наук, так и фундаментальной полупроводниковой электроники. К последним относятся установление механизмов релаксации горячих носителей в неупорядоченном ХОГФграфене, установление механизмов генерации ТГц фотонапряжения в квантовых ямах теллурида ртути, разработку экспериментальных методик для измерения поглощенной ТГц мощности и для картирования поверхностной проводимости в неоднородных материалах. Реализация проекта будет важна как для российского наукоемкого приборостроения, так и для фундаментальной физики двумерных систем. В случае достижения конкурентных характеристик детектирующих устройств по результатам проекта планируется выполнение опытноконструкторских работ с ведущими российскими производителями терагерцового и тепловизионного оборудования - ОКБ “Астрон” и АО “Сканда Рус”. |
| Доступ к ОКОГУ исполнителя | False |
| Количество связанных РИД | 0 |
| Количество завершенных ИКРБС | 0 |
| Сумма бюджета | 14000.0 |
| Дата начала | 2025-05-28 |
| Дата окончания | 2026-12-31 |
| Номер контракта | 21-79-20225-П |
| Дата контракта | 2025-05-28 |
| Количество отчетов | 2 |
| УДК | 539.23 539.216.1 |
| Количество просмотров | 19 |
| Руководитель работы | Свинцов Дмитрий Александрович |
| Руководитель организации | Баган Виталий Анатольевич |
| Исполнитель | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "МОСКОВСКИЙ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)" |
| Заказчик | Российский научный фонд |
| Федеральная программа | Отсутствует |
| Госпрограмма | — |
| Основание НИОКТР | Грант |
| Последний статус | 2025-07-28 13:17:09 UTC, 2025-07-28 13:17:09 UTC |
| ОКПД | Работы оригинальные научных исследований и экспериментальных разработок в области естественных и технических наук, кроме биотехнологии |
| Отраслевой сегмент | — |
| Минздрав | — |
| Межгосударственная целевая программа | — |
| Ключевые слова | Графен; Туннельный транзистор; Сегнетоэлектрик; Терагерцовое излучение |
| Соисполнители | — |
| Типы НИОКТР | Фундаментальное исследование |
| Приоритетные направления | — |
| Критические технологии | — |
| Рубрикатор | 29.19.22 - Физика наноструктур. Низкоразмерные структуры. Мезоскопические структуры |
| OECD | — |
| OESR | Физика конденсированного состояния (включая физику твердого тела, сверхпроводимость) |
| Приоритеты научно-технического развития | Отсутствует |
| Регистрационные номера | ikrbs: {'card_list': [{'id': '70F9CFQU09QHOA2DD8QIO9NN'}]} |