Адрес e-mail:

Лаборатория оптоэлектроники двумерных материалов

    Плазмонные детекторы терагерцового излучения на основе двумерных систем
   Плазмоны в двумерных полупроводниках могут выступать в качестве эффективных посредников в генераторах и детекторах терагерцового излучения. Возбуждение плазмонов в полевах транзисторов позволяет достичь резонансного детектирования и рекордно высокой чувствительности. На основе полевого транзистора с двумерным проводящим каналом может быть создан наиболее компактный терагерцовый спектрометр - с размерами порядка микрона.

    Лаборатория работает над экспериментальной реализацией резонансного терагерцового детектирования в двумерных системах, а также теорией фотоотклика двумерных материалов. В этих исследованиях группа сотрудничает с лабораторией наноуглеродных материалов МФТИ, а также с университетом Манчестера - родиной графена, где изготавливаются самые совершенные образцы.
FET detector.png
       FET EMF.png

Слева: принципиальная схема транзисторного детектора терагерцового излучения [D. Svintsov Phys. Rev. Applied 10, 024037 (2018)]. Справа: измеренная зависимость фото-ЭДС в высококачественном графеновом транзисторе, как функция напряжения на затворе [D. Bandurin et.al. Appl. Phys. Lett. 112, 141101 (2018)].


    Электронная гидродинамика и турбулентность в двумерных системах

    Движение электронов в чистых двумерных полупроводниках описывается теми же законами, что и течение вязкой жидкости - законами гидродинамики. Многие гидродинамические явления, например, турбулентность, можно наблюдать и в электронных системах. Однако электронная турбулентность, в отличие от жидкостной, приводит к генерации электромагнитных волн. Поэтому к ее изучению имеется не только фундаментальный интерес, но и практический - связанный с возможностью создания компактных электрически настраиваемых источников субмиллиметрового излучения.

Instability scheme.png
       Hydro-ballistic.png

    Cлева: изображение двумерной системы с решетчатым затвором - плазмонного кристалла, а также схема развития плазменной неустойчивости при пропускании тока [A. Petrov et.al., Phys. Rev. B 95, 045405 (2017).]. Справа: добротность плазмонного резонанса в графене в промежуточной фазе между "электронной жидкостью" и "электронным газом" [D. Svintsov, Phys. Rev. B: Rapid Communications 97, 121405(R)  (2018)].

    Наноразмерные источники фотонов и плазмонов на основе резонансного туннелирования
    Резонансное туннелирование с испусканием фотонов составляет принцип действия квантовых каскадных лазеров - наиболее эффективных перестраиваемых источников когерентного излучения в дальнем ИК-диапазоне. Группа занимается исследованиями резонансного туннелирования в новых типах гетероструктур, называемых ван-дер-ваальсовыми. Эти гетероструктуры сочетают в себе уникальные полупроводниковые свйоства графена, и необычные оптические свойства халькогенидов переходных металлов. В отличие от "традиционных" гетероструктур на основе полупроводников AIIIBV, в ван-дер-ваальсовых гетероструктурах возможна генерация и когерентное усиление плазмонов, что может составить принцип работы компактных оптоэлектронных устройств будущего. 
           Plasmons and tunneling.png 
    Слева: схематическое изображение и зонная диаграмма структуры "графен-диэлектрик-графен" для генерации плазмонов при неупругом туннелировании [D. Svintsov, Zh. Devizorova, T. Otsuji, V. Ryzhii, Phys. Rev. B 94, p. 115301 (2016)]. Справа: зависимость туннельного тока от напряжения и спектральная функция двумерных плазмонов [V. Enaldiev, A. Bylinkin, D. Svintsov, Phys. Rev. B 96,  p.12543 (2017)].

    Теория лазерной генерации в узкозонных полупроводниках
   Узкощелевые двумерные полупроводники (графен, квантовые ямы на основе теллурида ртути) могут выступать в качестве активных сред для лазеров, причем диапазон усиления для таких сред простирается от миллиметровых до суб-микронных электромагнитных волн. Лаборатория занимается проблемами лазерной генерации в графене и двумерном теллуриде ртути, включая исследования процессов оптического усиления и поглощения, безызлучательной рекомбинации и кинетики неравновесных носителей заряда. Лаборатория сотрудничает с группой университета Тохоку (Япония), где созданы первые прототипы графеновых лазеров, а также с группой Института Физики Микроструктур РАН, где созданы лазеры на основе теллурида ртути.

  Recomb graphene.png 
     Слева: схема процессов поглощения и усиления излучения в графене в состояниях равновесия и инверсной заселенности зон. По центру: схемы фотопоглощения при рассеянии электронов друг на друге и на примесях [D. Svintsov et.al. Optics Express 22 p. 19873 (2014)]. Справа: рассчитанные времена безызлучательной рекомбинации и остывания неравновесных электронов в графене [G. Alymov et.al. Physical Review B 97, 205411 (2018)].  


    Инфракрасные фотодетекторы на основе графена
   Отсутствие запрещенной зоны в графене делает его идеальным материалом для широкополосных детекторов электромагнитного излучения. Для инфракрасного диапазона (1 - 10 мкм) существует потребность в быстрых фотодетекторах с низким уровнем шума, и графен может прекрасно справиться с этой задачей. Лаборатория занимается созданием ИК-фотодетекторов на всех стадиях технологического процесса - от каталитического синтеза графена большой площади до измерения фоточувствительности готовых структур.

  Absorption map.png
    Слева: изображение субволновой дифракционной решетки над поверхностью графена, полученное с помощью растрового электронного микроскопа. Справа: измеренная зависимость фотопоглощения в графене как функция частоты излучения и концентрации носителей заряда.


Если вы заметили в тексте ошибку, выделите её и нажмите Ctrl+Enter.

МФТИ в социальных сетях