Плазмон‑поляритоны – это поверхностные волны, возникающие на границе металл/диэлектрик, которые способны локализовать электромагнитное поле сильнее, чем обычный свет. В терагерцах они позволяют обойти ограничение дифракции, мешающее дальнейшей миниатюризации фотонных компонентов, и открыть путь к планарным «плазмонным» схемам с размерами ниже длины волны.
Команда показала, как генерировать и управлять такими волнами, а также как оценивать оптические свойства материалов‑кандидатов. В тестах устройство подтвердило эффективность на образцах золота с покрытием из сульфида цинка. Это важно для создания компонентов, функционирующих на ТГц‑частотах, где теоретически возможна передача данных на уровне Тбит/с.
По словам старшего научного сотрудника ИЯФ СО РАН Василия Герасимова, сочетание фотоники и плазмоники – один из перспективных путей преодоления технологического предела традиционных транзисторов и повышения частот обработки данных. Новое устройство даёт исследователям инструмент для оценки материалов и продвижения к плазмонным интегральным схемам.
«Электронные устройства: компьютеры, мобильные телефоны, телевизоры и медицинское оборудование – все они работают на транзисторных микросхемах, размеры которых дошли до своего технологического предела, – комментирует Василий Герасимов. – Элементы меньше 15 нанометров уже не могут корректно использоваться из-за квантовых эффектов, также сильно растет их энергопотребление. Если мы хотим повысить частоту обработки данных, к чему все и стремятся, то нам просто необходимо использовать другие подходы. Например, работая на стыке фотоники и плазмоники. Возможности двух этих взаимодополняющих областей оптоэлектроники позволяют переводить фотоны – оптические сигналы – из объемной геометрии в планарную, то есть поверхностную, в те самые плазмон-поляритоны».
Младший научный сотрудник ИЯФ СО РАН Валерия Кукотенко (на фото) добавляет, что создание и непрерывное улучшение оптического устройство велось в течение трех лет. Сделанное достижение пригодится при конструировании плазмонных интегральных схем, в частности, на основе графена или углеродных нанотрубок, и расчета вертикальных габаритов их элементов. Оборудование дает возможность работать даже с исключительно тонкими (порядка сотен нанометров) материалами.
Результаты исследования опубликованы в Plasmonics (Springer Nature).
