Российские ученые увеличили эффективность источников терагерцового излучения

 

Терагерцовый спектральный диапазон представляет значительный практический интерес для повседневной жизни людей, а именно в системах безопасности в аэропортах для сканирования багажа
и людей, в медицинской практике для диагностики заболеваний и спектроскопии для обнаружения биологических и химических агентов, загрязнений, контроля качества продуктов питания и медикаментов. В отличие от рентгеновского, ТГц излучение не наносит вреда организму. С его помощью можно однозначно определять спрятанные на теле человека различные предметы, в том числе определять их химический состав. С помощью ТГц томографов можно выявлять различные опухоли внутри человеческого тела с очень высокой точностью. Однако, работа в этом спектральном диапазоне была ограничена низкой эффективностью современных терагерцовых излучателей.

 

«Перед нами стояла задача создать источник широкого диапазона частот терагерцового излучения. Обычно такие источники изготавливаются на основе полупроводников. Нам удалось, используя тот же самый полупроводник, но специальным образом его подготовив, увеличить эффективность источника в 10 тысяч раз», – рассказал главный идеолог проекта, инженер-исследователь Александр Атращенко. 

 

Одним из основных источников терагерцового излучения стали системы, основанные на взаимодействии коротких импульсов света с полупроводником.

Мощность источников одного цикла имеет принципиальное ограничение, связанное с малой глубиной поглощения и соответственно малым объемом излучающей области полупроводника. Принципиально увеличить «объем» поверхности возможно путем создания в полупроводнике нанопористой матрицы. Одним из вариантов легкокоммерциализуемой технологии создания таких матриц является анодное электрохимическое травление полупроводников, развиваемое группой ученых в ФТИ им. А.Ф. Иоффе. Созданная таким образом нанопористая матрица на основе фосфида галлия в качестве источника ТГц, во время экспериментальных исследований, показала повышение эффективность в 10 000 по сравнению с объемным полупроводником.

 

«Изначально мы занимались изучением пористых полупроводников, разрабатывали технологию создания пор, изучали свойства полученных систем и совершенно не задумывались, что теоретически можем сделать терагерцовый источник. А когда показали новый материал нашим коллегам из Литвы, они, проверив несколько раз, обнаружили у него новые свойства, не замеченные нами. После этого мы полностью переключились на исследование терагерцового излучения. То есть наше открытие оказалось в какой-то мере случайным, но в науке такое происходит часто», – прокомментировал Александр Атращенко.

                Результаты этих исследований открыли новый подход к созданию эффективных источников терагерцового излучения для использования их в различных сферах.