Открыт сверхчувствительный микроволновой датчик

С помощью магнитов физики сумели настроить полупроводники арсенида галлия.

Ученые из университета Райса и Принстонского университета выяснили, как можно использовать одни из основополагающих материалов в сфере информационных технологий — полупроводники арсенида галлия — в качестве ультрачувствительного микроволнового датчика, которым мог бы оказаться полезным для компьютеров следующего поколения, сообщает EurekAlert.

Открытие появляется в то самое время, когда разработчики компьютерных чипов соревнуются в создании нанофотонных устройств для микрочипов и в ускорении процессоров свыше 10 Ггц.

«Настраиваемая технология обнаружения фотонов в микроволновом диапазоне развита неудовлетворительно», сообщил физик Руи-Руи Ду из университета Райса, ведущий автор исследования. «Однофотонные датчики, основанные на сверхпроводниках в диапазоне 10-100 Ггц уже доступны, но частота резонанса делает их настройку достаточно сложной. Результаты нашего исследования предполагают, что настраиваемое однофотонное обнаружение может быть в необходимых пределах за счет применения ультрачистого арсенида галлия».

Исследование будет опубликовано в издании Physical Review Letters. Оно является последним следствием долгосрочного сотрудничества Руи-Руи Ду и Принстонского физика Лоран Пфайфер, группа которой производит наиболее чистые образцы арсенида галлия в мире.

Для нового исследования аспирант из университета Райса Янхуа Дай охладила один из ультрачистых образцов до температуры жидкого гелия — минус четырех градусов по Кельвину. Затем она обстреляла образец микроволнами, применяя слабое магнитное поле примерно той же силы, что создает магнит холодильника. Ду и Дай с удивлением обнаружили, что микроволны определенной длины резонировали с охлажденным образцом. Они также выяснили, что для настройки резонанса на определенную частоту можно использовать магнит.

Предыдущие эксперименты, по словам Ду, измеряли эффекты слабого резонанса микроволн. «Обычно измерялся уровень сигнала в 1 процент. В нашем случае изменение было в тысячу раз большим», сказал он.

Хотя пока механизм происходящего ученым до конца не ясен, они намерены провести все необходимые исследования, чтобы попытаться доказать, что этот эффект можно использовать для однофотонных измерений.

Фотон — это наименьшая частица светового или электромагнитного излучения. С помощью устройств, которые создают, передают и измеряют цифровую информацию в виде фотонов, а не электронов, производители компьютеров надеются создать более быстрые и мощные устройства.

«Тактовая частота нового компьютера сегодня достигает примерно 2 Ггц», сказал Ду. «Следующее поколение намеревается достичь 100 Ггц, а это уже микроволновые устройства. Феномен, который мы наблюдали, как раз из этой области, а потому мы надеемся, что наши результаты окажутся полезными».

10.12.2010