Научно-методический семинар Академического совета по научной работе департамента электронной инженерии МИЭМ НИУ ВШЭ "Фотодетекторы на основе новых двумерных материалов"

30 ноября 2023 г. состоялся научно-методический семинар Академического совета по научной работе департамента электронной инженерии МИЭМ НИУ ВШЭ. C докладом  по теме "Фотодетекторы на основе новых двумерных материалов" выступил к.ф.-м.н., старший научный сотрудник, доцент  МГПУ; научный сотрудник, доцент департамента электронной инженерии МИЭМ Игорь Андреевич Гайдученко.

 

Доклад был посвящен материалам для разработки нового поколения радиофотонных устройств, соответствующим требованиям к передаче данных для увеличения пропускной способности телекоммуникационных сетей и межсоединений в дата-центрах в совокупности с уменьшением энергопотребления и стоимости элементов. Дорожная карта Ethernet (Ethernet Alliance - The 2019 Ethernet Roadmap. https://ethernetalliance.org/technology/2019-roadmap/) предусматривает удвоение полосы пропускания примерно каждые два года. Это предполагает разработку приемопередатчика, работающего со скоростью 1,6 Тб/с. Несмотря на то что существующие технологии на базе полупроводников постоянно совершенствуется, в настоящий момент система, удовлетворяющая грядущим требованиям пропускной способности и энергопотребления, еще не разработана.

Перспективным материалом для разработки нового поколения радиофотонных устройств является однослойный графен. Благодаря бесщелевой зонной структуре, высокой подвижности носителей заряда графен рассматривается как перспективный материал для создания ультрабыстрых детекторов электромагнитного излучения в широком спектральном диапазоне: от видимого до терагерцового. Слабая электрон-фононная связь в совокупности с рекордно малой теплоемкостью графена приводят к сильному разогреву его электронной подсистемы под воздействием падающего электромагнитного излучения и, как следствие, сигналу термо-ЭДС. Фото-термоэлектрический эффект в графене позволяет потенциально достичь высокой вольт-ваттной чувствительности и быстродействия вплоть до пикосекунд (т.е. полосы пропускания до 500 ГГц) уже при комнатной температуре.

Уже первые реализации фотодетекторов на основе графена показали перспективность данного направления. Однако, несмотря на значительные первые успехи, характеристики детекторов на основе графена все еще отстают от коммерчески доступных (прежде всего по чувствительности). Для практической реализации этих потенциальных возможностей необходимо решить ряд фундаментальных и инженерных задач, а именно: исследовать динамику охлаждения электронной подсистемы графена, выведенную из равновесия электромагнитным излучением и определяющую внутренние фундаментальные характеристики устройства, а также исследовать возможности интеграции графена в перспективные радиофотонные устройства. В данном докладе  представлены последние результаты на пути решения этих и других задач, необходимых для создания нового пути поколения фотодетекторов на основе графена.

 

Доклад вызвал оживлённую дискуссию с участием профессоров НИУ ВШЭ Б.Г. Львовва, Ю.Н. Кофанова, доцента Л.М. Самбурского.

 

Файл записи научно-методического семинара доступен по ссылке: https://drive.google.com/file/d/1mGvrWaZIlqqD-JAxIAcwRi-XfF_iACck/view