Разработка нового космического телескопа «Миллиметрон» требует новых решений, для чего в Физическом институте им. П.Н Лебедева РАН (ФИАН) создан Отдел твердотельных технологий для космических приложений.
Отдел входит в Астрокосмический центр ФИАН и на сегодняшний день состоит из двух подразделений: лаборатории терагерцовых приёмных систем и лаборатории физики твердотельных структур для космических приложений.
Первая лаборатория занимается разработкой пассивных и активных фотоприёмных устройств терагерцового спектрального диапазона. Системы, которые используют метод активной локации (т.е. подвергают предмет исследования мощному облучению и изучают отражённый или прошедший через него сигнал), находят применение в медицине – например, в молекулярных и томографических исследованиях, а также в системах безопасности, для сканирования людей и багажа. О последних разработках в этом направлении заведующий новым отделом ФИАН, профессор, зав.кафедрой общей физики и физики конденсированного состояния физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, Дмитрий Ремович Хохлов подробно рассказывал в докладе на Вавиловских чтениях в этом году.
На фото: Металлическая пластина и керамический диск в кармане куртки,
вид в анфас и профиль в терагерцовом диапазоне (источник: http://www.teraview.com)
Пассивные системы (т.е. воспринимающие излучение, испущенное самим объектом) используются в наземной и внеатмосферной астрономии, аэрокосмической съёмке и в космических исследованиях в целом. Разработки в этом направлении сотрудники новой лаборатории планируют применить в космической обсерватории «Миллиметрон» (см. публикации «ФИАН-информ» и сайт проекта), запуск которой запланирован на 2018 год.
Космическую направленность имеет и вторая лаборатория нового подразделения – хотя, как отметил Д.Р. Хохлов, круг её интересов не ограничивается этой тематикой:
«Лаборатория будет заниматься фундаментальными проблемами физики твёрдого тела в целом. Посмотрим, к каким ещё применениям полупроводников они нас приведут».
Действительно, первые шаги, которые делает лаборатория, связаны с широким спектром исследований. В их основе лежит изучение полупроводниковых гетероструктур. Так называются выращенные на подложке слоистые структур из полупроводников разного состава, отличающихся шириной запрещённой зоны. В данном случае речь идёт о низкоразмерных гетероструктурах (наногетероструктурах). Варьируя ширину запрещённой зоны и другие параметры полупроводника, учёные могут «играть» с квантовыми эффектами и, следовательно, управлять физическими процессами в гетероструктуре.
Новая лаборатория развивает целый ряд проектов. В частности, в одном из них работа идёт над наноструктурами, которые проявляют одновременно и магнитные, и полупроводниковые свойства. Специалисты предполагают, что со временем эти разработки могут привести к созданию транзисторов, чувствительных к магнитному полю.
Другой проект связан с изучением свойств и эффектов квантовых ям – тонких плоских слоёв полупроводника (толщиной в несколько нанометров), внутри которых потенциальная энергия электрона ниже, чем за их пределами, так что движение электрона ограничено в одном измерении. На данном этапе учёных интересует характер взаимодействия квантовых ям и примесной (магнитной) части полупроводника. Работа ведётся в сотрудничестве с Институтом фундаментальных исследований Тата (Индия). Заинтересовался проектом и Технический университет Дортмунда (Германия).
О. Овчинникова, АНИ «ФИАН-Информ»