Российские исследователи приблизили создание плазмонного интерферометра на чипе

Специалисты создали образцы полевых транзисторов, состоящие из отдельно расположенных углеродных нанотрубок, присоединённых к металлической антенне. Конструкция была положена на оксидированный кремний. Далее транзисторы были облучены терагерцовым излучением перпендикулярно кремниевой поверхности, в результате чего возникло постоянное фотонапряжение. Его сигнал содержит в себе отпечаток интерференции двух плазменных волн, которые распространяются навстречу друг другу в нанотрубках. Наблюдение этого явления стало возможным благодаря особой геометрической конфигурации антенны и применению поляризованного по кругу лазерного излучения.

«Сигнал постоянного фотонапряжения сильно различался для право- и лево-поляризованного излучения. В зависимости от того, в каком направлении закручено излучение, плазменные волны интерферируют в нашем устройстве по-разному», — рассказывает Максим Москотин, один из соавторов исследования, младший научный сотрудник лаборатории наноуглеродных материалов МФТИ.

Рисунок. а) Схема устройства (в поперечном разрезе); b) принципиальная схема эксперимента

Ранее та же группа учёных продемонстрировала аналогичный эффект в графене. В ходе нового эксперимента исследователи решили проверить, будет ли эффект происходить в углеродных нанотрубках, ведь время релаксации электронного импульса в них в 10 раз больше, а значит коллективные электронные возбуждения в них должны угасать медленнее.

Авторы работы смогли не только экспериментально продемонстрировать эффект, но и создать теорию, которая его описывает. Главным теоретическим выводом учёных является то, что эффект интерференции плазменных волн будет наличествовать в сигнале постоянного фотоотклика на закрученное терагерцовое излучение, и происходить это будет вне зависимости от размерности системы и спектра электронов в ней. Исследование фундаментально для дальнейшей теоретической и экспериментальной работы, а также для производства прикладных устройств, которые могут применяться в медицине и телекоммуникациях.

Фото: МФТИ