Ученые из Института радиотехники и электроники РАН имени В. А. Котельникова, Московского физико-технического института и Национального университета Чунгбук представили концепт спектрального анализатора субтерагерцевого излучения. Разработка позволит выполнять настройку приборов в перспективном для скоростной вычислительной техники субтерагерцевом диапазоне. Это открывает возможности для проектирования систем нового технологического уклада — нейроморфных компьютеров, мобильной связи 6G, сканирующих устройств на атомарном уровне.

Ученые из Института радиотехники и электроники РАН им. В. А. Котельникова, Московского физико-технического института (Москва, Россия) и Национального университета Чунгбук (Чхонджу, Южная Корея) представили концепт спектрального анализатора субтерагерцевого излучения.

Работа опубликована в журнале IEEE Transactions on Nanotechnology.

Актуальность разработки заключается в том, чтобы предложить научному и инженерному сообществу новый надежный инструмент для создания и калибровки компонентов высокопроизводительной электроники, которая работает в субтерагерцевом диапазоне. Эти частоты представлены в нижней части терагерцевого спектра — примерно от 100 гигагерц до одного терагерца. Раньше такое излучение называлось субмиллиметровыми волнами, или дальним инфракрасным излучением.

«Предложенный анализатор измеряет спектр субтеррагерцевого излучения. Простыми словами, он определяет, из каких простых сигналов состоит сложный входной сигнал. При этом внутри устройства находится генератор собственного излучения, который перестраивается в заданном диапазоне частот. В момент, когда частота собственного сигнала совпадает с частотой внешнего, можно наблюдать увеличение напряжения», — рассказала основной автор научной работы, инженер ИРЭ, магистрант кафедры твердотельной электроники, радиофизики и прикладных информационных технологий МФТИ Анастасия Митрофанова.

По словам специалиста, в предложенном анализаторе роль генератора выполняет источник колебаний — антиферромагнитный осциллятор. Он состоит из слоя немагнитного металла и антиферромагнитного слоя на нем. Антиферромагнетики — это особый класс веществ, в структуре которых есть маленькие магнитные области (домены). Они имеют противоположные направления намагниченности и компенсируют друг друга. Поэтому антиферромагнетики не притягивают металлы. Однако их используют в качестве осцилляторов, потому что они обладают высокой частотой колебаний.

«По слою немагнитного металла протекает постоянный ток высокой плотности, что приводит к вращению намагниченностей доменов антиферромагнетиков. В зависимости от плотности тока эти намагниченности вращаются быстрее или медленнее. То есть изменение плотности тока приводит к изменению частоты антиферромагнитного осциллятора. Поэтому можно перестраивать собственный сигнал генератора от более низких к более высоким частотам», — пояснила Анастасия Митрофанова.