Учёные МФТИ и Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН под руководством академика Сергея Никитова разработали новый спинтронный детектор, использующий магнитный момент движущихся электронов. Это устройство способно принимать частоты, значительно превышающие рабочий диапазон современной микроэлектроники. В рамках того же проекта исследователям удалось создать генератор микроволнового излучения, основанный на аналогичных физических принципах.
Детекторы и генераторы микроволнового излучения составляют основу современных электронных устройств. Большинство существующих систем работает в сверхвысокочастотном (СВЧ) диапазоне — от единиц до десятков гигагерц (ГГц), что используется в мобильной связи и бытовой технике. Однако для более сложных применений требуются устройства, способные детектировать и генерировать более высокие частоты.
«СВЧ-частоты лежат в основе мобильной связи третьего и четвертого поколений, — пояснил Сергей Никитов. — Устройства в современных телефонах работают на частотах около 2,4 ГГц. Переход к сетям пятого и шестого поколений требует увеличения рабочих частот, быстродействия и объёма передаваемой информации, что, в свою очередь, предполагает создание генераторов и детекторов для более высокочастотных диапазонов».
Перспективным направлением является терагерцовый диапазон (до 10¹² Гц). В отличие от микроволн, терагерцовое излучение меньше подвержено влиянию атмосферных условий и способно проникать сквозь непрозрачные материалы, что делает его незаменимым для систем безопасности и медицинской диагностики. Однако существующие терагерцовые устройства требуют использования сверхпроводников и сложного криогенного оборудования.
«Сверхпроводниковые устройства требуют охлаждения до температур жидкого гелия или азота, — отметил Никитов. — Для повседневного применения необходимы материалы, способные детектировать и генерировать излучение при комнатной температуре».
Ключевым решением стало использование в новом детекторе гетероструктуры из антиферромагнитной плёнки и слоя твёрдого металла (платины). Спин-орбитальное взаимодействие в платине позволяет генерировать магнитный момент, который проникает в антиферромагнетик и вызывает обратный эффект — генерацию переменного тока на высоких частотах. Этот ток может быть принят антенной, что обеспечивает работу устройства при комнатной температуре.
Данная разработка открывает перспективы для создания компактных и эффективных устройств терагерцового диапазона, не требующих криогенного охлаждения.
Больше интересного – на медиапортале https://www.cta.ru/