Un groupe de recherche a développé un détecteur d#39ondes térahertz à haute vitesse et haute sensibilité fonctionnant à température ambiante, ouvrant la voie à des progrès dans le développement de la technologie 6G/7G de nouvelle génération.
Les détails de leur avancée ont été publiés dans la revue Nanophotonics le 9 novembre 2023.
L’amélioration des vitesses de interaction actuelles reposera sur les ondes térahertz (THz). Les ondes THz sont des ondes électromagnétiques dans la gamme THz, qui se situe entre les get-togethers micro-ondes et infrarouges du spectre électromagnétique, couvrant généralement des fréquences allant de 300 gigahertz à 3 THz.
Pourtant, la détection rapide et smart des ondes THz à température ambiante constitue un défi pour les dispositifs semi-conducteurs électroniques ou photoniques conventionnels.
C#39est là qu#39interviennent les plasmons bidimensionnels. Dans un transistor à effet de champ semi-conducteur, il existe un canal électronique bidimensionnel où existent des quanta collectifs de densité de demand, c#39est-à-dire des plasmons bidimensionnels. Ces plasmons sont des états excités d#39électrons présentant des comportements semblables à ceux d#39un fluide. Leurs effets de rectification non linéaires, issus de ces comportements fluides, et leur réponse rapide (non contrainte par le temps de transit des électrons) en font un moyen prometteur pour détecter les ondes THz à température ambiante.
« Nous avons découvert un effet de rectification plasmonique 3D dans le détecteur d#39ondes THz », explique Akira Satou, chef du groupe de recherche et professeur agrégé à l#39Institut de recherche sur les communications électriques (RIEC) de l#39Université de Tohoku. « Le détecteur était basé sur un transistor à haute mobilité électronique au phosphure d#39indium et nous a permis d#39améliorer la sensibilité de détection de as well as d#39un ordre de grandeur par rapport aux détecteurs conventionnels basés sur des plasmons 2D. »
La nouvelle méthode de détection combinait l’effet de rectification non linéaire hydrodynamique verticale traditionnelle des plasmons 2D avec l’ajout d’une non-linéarité verticale du courant de diode.
Il a également résolu de manière spectaculaire la distorsion de la forme d#39onde provoquée par les réflexions multiples de signaux modulés à grande vitesse, un problème critique dans les détecteurs conventionnels basés sur des plasmons 2D.
Aux côtés de Satou, le professeur spécialement nommé Tetsuya Suemitsu du New Business Development Hatchery Middle de l#39Université de Tohoku et Hiroaki Minamide du RIKEN Centre for Sophisticated Photonics dirigeaient le groupe.
« Notre nouveau mécanisme de détection surmonte la plupart des goulots d#39étranglement des détecteurs d#39ondes térahertz classiques », ajoute Satou. « Pour l#39avenir, nous espérons tirer parti de nos réalisations en améliorant les performances de l#39appareil. »
