Детекторы и источники инфракрасного и терагерцевого диапазонов на основе двумерных материалов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, доктор наук Свинцов Дмитрий Александрович

• Свинцов Дмитрий Александрович
• доктор наук
• 2025

Оглавление диссертации доктор наук Свинцов Дмитрий Александрович

Цель и задачи работы

Научная новизна работы

Теоретическая и практическая значимость работы

Методология и методы исследования

Защищаемые положения

Степень достоверности и апробация результатов

1 Детекторы излучения на основе плазмонного резонанса в двумерных материалах

1.1 Плазмопный резонанс в транзисторном ТГц детекторе на основе графена

1.2 Продольные возможности детекторов на основе илазмошюго резонанса в двумерных системах

2 Применения медленных плазменных волн в графене для генерации и детектирования ТГц излучения

2.1 Теория медленных плазменных волн в графене

2.2 Неустойчивости медленных плазменных волн в графене

2.3 Терагерцовое магнитоног.нощоние в графене в условиях возбуждения аномально медленных илазмонов

3 Детекторы на основе туннелирования в двумерных материалах

3.1 Сверхчувствительные детекторы суб-ТГц диапазона на двухслойном графене с индуцированной запрещенной зоной

3.2 Детекторы инфракрасного диапазона на основе туннельных ван-дер-ваальсовых гетероетруктур

4 Электродинамические явления на контактах "металл-двумерный материал" и их приложения для детектирования излучения

5 Публикации автора по тематике диссертации

6 Список патентов автора диссертации

Введение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Детекторы и источники инфракрасного и терагерцевого диапазонов на основе двумерных материалов»

Актуальность темы исследования

Интерес к двумерным электронным системам обусловлен как фундаментальными физическими, так и технологическими причинами, С фундаментальной точки зрения, взаимодействие электронов в двумерных системах сильное, чем в трехмерных. Это делает двумерные системы удобной платформой дня тестирования методов квантовой физики взаимодействующих многочастичных систем, С технологической точки зрения, дня двумерных систем имеются методы настройки транспортных и оптических свойств, недоступные дня объемных материалов. Наиболее известными являются управление положением подзон размерного квантования при изменении ширины квантовой ямы. Разнообразие методов настройки свойств двумерных систем дает возможность дня реализации практически важных устройств uauo- и оитоэ.нектроники: резонансно-туннельных диодов, каскадных лазеров, СВЧ - транзисторов и множества других.

Появление в начало 2000-х годов новых двумерных систем на основе графена, моно-с.ноев объемных материалов и их комбинаций - вап-дер-ваальсовых гетероетруктур -оказало заметное влияние на фундаментальную физику. Наиболее известным примером является исследования сиип-орбиталыюго взаимодействия в графено |1|, которые привели к возникновению концепции топологического изолятора и множества родственных топологических концепций в физике твердого тона,

В отличие от фундаментальных исследований, практические приложения графена и двумерных материалов находятся на ранних стадиях разработки. Большинство коммерческих приложений графена (напр., в качество теппоотвода в интегральных схемах |2| или добавки дня увеличения прочности конструкционных материалов |3|) ие использует его электронных свойств вовсе. Недавно на рынке стали появляться «простые» электронные приборы па основе графена, например Холловские сенсоры |4|, в т.ч. от российских производителей |П1|, Однако более сложные приборы наио- и оитоэ.нектроники на двумерных материалах, такие как транзисторы, источники, модуляторы и детекторы излучения, все еще далеки от коммерциализации, С одной стороны, это связано со слабой автоматизацией технологии получения высококачественного графена. С другой стороны - и это наиболее важно - в мировом сообщество нот фундаментального понимания того, в каких сферах электроники новые двумерные материалы могут быть полезными, каковы продольные возможности приборов на их основе, смогут .ни они обеспечить принципиально новые функции, или хотя бы превосходить существующие аналоги но характеристикам.

Данная работа ставит своей цслыо выявление конструкций оитоэ.нектронных приборов на основе двумерных материалов, обладающих конкурентными характеристиками но сравнению с существующими аналогами. Основной акцент в работе делается на создание элементной базы (детекторов и источников) излучения терагерцевого (ТГц) и инфракрасного (ИК) диапазонов. ИК - детекторы прежде всего востребованы в задачах тепловидения и дистанционного измерения температуры объектов. Источники и деток-торы ТГц диапазона прежде всего востребованы дня беспроводных WiFi и мобильных сетей нового поколения, где увеличение частоты несущей позволит пропорционально

увеличить скорость передачи информации |5|, Важны приложения ТГц технологий в задачах дефектоскопии, медицинской диагностики, сканирования в системах безопасности, в спектроскопии и радиоастрономии.

Степень разработанности темы исследования

Интерес научного сообщества к оитоэлектрохшым приборам на основе двумерных материалов возник практически сразу создания транзистора на основе графена. Основной причиной интереса к фотодетекторам на основе графена является высокая скорость срабатывания, обеспеченная относительно большой подвижностью носителей и малыми емкостями между контактами стока и истока |6|, Привлекательным является и отсутствие запрещенной зоны в графепе, обеспечивающее широкополосный характер поглощения |7|, Дальнейшие исследования показали значимость термоэлектрического эффекта в детектировании излучения графеном |8|, При этом значительный нагрев электронов излучением связан с высокой энергией оптических фононов (180 мэВ в графепе против 36 мэВ в GaAs) и замедленным остыванием горячих электронов в подложку. Открытие иных двумерных материалов, прежде всего халькогенидов переходных металлов, позволило достичь больших коэффициентов поглощения |9|. Это значительно увеличило эффективность фотодетектировапия, прежде всего в видимом диапазоне. Комбинирование различных двумерных материалов позволило создавать двумерные гетеропереходы, обеспечивающие разделение электрон - дырочных пар и генерацию фототока |10|,

Большинство выполненных исследований фотодетектировапия в двумерных материалах относятся к видимому и ближнему инфракрасному (телекоммуникационному) диапазону. Такой выбор обусловлен, с одной стороны, широким распространением источников излучения в этом диапазоне, с другой стороны - подходящим значением ширины запрещенной зоны многих двумерных материалов. Детектирование в среднем, дальнем ПК и терагерцевом диапазонах двумерными материалами исследовано значительно слабое. Это связано, прежде всего, со сложностью постановки соответствующего эксперимента. Сами же детекторы дальнего ПК и ТГц диапазона являются чрезвычайно востребованными дня задач тепловидения и беспроводной связи, соответственно. В области детектирования длинноволнового излучения 2d материалами активно работают группы В.И. Рыжия (университет Тохоку, Япония), F. Koppens (институт фотопики ICFO, Испания), Р. Jarillo Herrero (Массачусетский технологический институт, США), С.Д. Ганичева (университет Регенсбурга, Германия), W, Knap (исследовательский центр CEXTERA, Польша), J. Wei (университет электронных технологий Китая, г. Чэнду).

Одной из основных пробном детекторов длинноволнового (ТГц и ПК) излучения па основе двумерных материалов является сложность их электромагнитного согласования с падающим излучением. Прямое облучение структуры с микронными размерами волной с длиной в десятки-сотни микрон приводит к очень малому сечению поглощения: волна практически «не замечает» детектирующую структуру. Увеличение же геометрического размера детектора неизбежно приводит к увеличению времени отклика. Этот факт и обосновывает актуальность проблемы согласования суб-волповых детекторов с

падающим ТГд излучением. В силу своего чисто электродинамического характера, эта проблема актуальна полупроводниковых детекторов в долом, а не только для устройств на двумерных материалах. Однако дня двумерных материалов она приобретает и технологическое измерение: качественные флейки графена и двумерных материалов обычно имеют размер не более десятка микрон. Получение больших флейков, в т.ч. сравнимых с длиной волны излучения, возможно только при использовании особых методов роста. Малое поглощение излучения структурой микронного размера, но электродинамическому принципу взаимности, означает и слабую мощность эмиссии.

Одно из возможных решений проблемы согласования ТГд детекторов с падающим излучением было указано в теоретической работе Дьяконова и Шура |11|, В ной было показано увеличение чувствительности детектора на основе транзистора с двумерным каналом в условиях илазмохшго резонанса двумерных электронов. Хотя до работы |11| существовало несколько экспериментов но проявлению илазмошюго резонанса в фотопроводимости |12|, данная работа вызвала больший интерес но причине направленности на практически значимую характеристику - чувствительность несменяемого детектора. Множество экспериментальных работ было направлено на достижение илазмошюго резонанса в детекторах с двумерным каналом 113, 14, 15, 16|, в т.ч. на основе графена |17, 18|, Однако даже если илазмохшый резонанс проявлялся в спектрах фоточуветви-телыюети в виде "биения"ири изменении концентрации носителей 113, 16, 15|, амплитуда этого резонанса была значительно ниже теоретически предсказанной. Проведенные исследования приводят к вопросам о том (1) возможно .ни наблюдение илазмошю-уси.нонного детектирования в графено высокого электронного качества (2) каковы условия достижения максимального фотоотклика илазмошю-резоиаиеиым детектором (3) каковы продолы фоточуветвителыюети подобных устройств? В раздело 1 будут описаны выполненные с участием соискателя работы но первому, на тот момент, резонансному детектированию ТГд излучения графеиом |А1|, Анализ полученных экспериментальных данных приведет к пониманию продольных характеристик длинноволновых детекторов излучения, использующих илазмохшый резонанс двумерных электронов |А4|,

Значительными являются ожидания от двумерной ххлазмохшки и в задачах генерации терагерцевого излучения. Сильное сжатие (confinement) электромагнитной энергии в двумерной плазменной волне должно приводить к эффективному возбуждению этих во.нх! неравновесными электронами. Дальнейшее высвечивание этих воли при ра-диациохшом распаде может быть использовано для создания источников излучения. Экспериментальные свидетельства илазмошюго усиления эмиссии в ТГд диапазоне были получены дня источников на основе двумерных материалов типа "ламп накаливания" |19|, где свечение возникает при токовом пагрево. КПД таких тепловых источников невысок, т.к. большая часть энергии горячих электронов неизбежно уходит в подложку XI контакты 1201. Значительно большие КПД ожидаются в твердотельных аналогах вакуумхю-ххлазмехшых приборов, так называемых приборах на основе плазменных нсустойчивостсй 1211. Существует множество теоретических моделей таких нсустойчи-воетей как дня графена (см. обзор в |22|), так и дня двумерных систем на основе квантовых ям 123, 24, 25|, Вопрос о возможности развития этих нсустойчивостсй в реальных твердотельных системах остается открытым даже с тсорстической точки зрения.

Проблема существующих моделей состоит в пренебрежении неизбежными электрон-электронными столкновениями, которые "выпадают" из уравнений как при гидродинамическом, так и при баллистическом описании. Разрешению этого вопроса дня плаз-монных неустойчивостей в графене будет посвящен раздел 2,2,

Упомянутые проблемы электромагнитного согласования длинноволновых фотодетекторов принципиально разрешимы с помощью правильно подобранного дизайна антенн |26|, в т.ч. наноантенн дня ПК диапазона |27|, Такое согласование является необходимым, но не достаточным условием высокочувствительного детектирования. Вторым условием является максимизация нелинейности детектирующего устройства, которая отвечает за выпрямление электромагнитного ноля и генерацию фототока. Достижение последней цени дня двумерных материалов затруднено двумя обстоятельствами:

1. В научной литературе нет консенсуса о доминирующих механизмах генерации фототока даже в однослойном графене. Наибольшей «популярностью» пользуются механизмы резистивного смешивания |17|, фото-термоэлектрический эффект |8| и разделение электрон-дырочных нар на р-п переходах |28|, однако их соотношение до настоящего времени практически не анализировалось,

2, Каков бы ни был механизм нелинейности, дня материалов без запрещенной зоны он оказывается малым. Это наиболее очевидно дня выпрямления на нелинейности р — п перехода: из-за туннелирования через нулевую запрещенную зону вольт-амперные характеристики таких переходов почти линейные. Оценки дня других механизмов нелинейности приводят к тому же выводу.

Раздан 3 будет посвящен детектированию в структурах с потенциально сильной нелинейностью, обусловленной тухшелированием электронов. В раздело 3.1 будут представлены результаты работ но установлению доминирующих механизмов генерации фото-р — п

пы механизмы фотодетектировапия в вертикальных туннельных структурах "графеп-диэлектрик-графой". Вместе с тем, в раздано 3,1 будет продемонстрировано значительное увеличение чувствительности детекторов па основе двухслойного графепа при индукции запрещенной зоны.

Наконец, фотодетектирующие структуры па основе двумерных материалов приобретают практическую значимость, лишь если их изготовление возможно в масштабируемых микроэ.нектроппых производствах. Если детектор тина фотопроводпи-ка/болометра |29| с двумерным каналом достаточно прост в изготовлении, то создание

р — п

пости. Важным достоинством песмещаемых детекторов является низкий уровень собственных шумов, который ограничивается Джопсоп-Найквистовским тепловым шумом.

р — п

пых материалов, и к тому же приводит к деградации электронной подвижности |30|, От этого недостатка свободно использование контактов из различных металлов к двумерному материалу |31|, Различие работ выхода металлов и графепа, при должном подборе, приводит к р — г — п профилю концентрации носителей в канале. Сложность такого подхода состоит как в подборе металлов с «правильной» высотой барьера Шотт-ки па контакте с графепом, так и в необходимости двойной литографии с совмещением.

Методы введения структурной асимметрии, использующие латеральный контакт флей-ков из различных двумерных материалов |10|, не являются масштабируемыми. Таким образом, реализация технологически масштабируемых способов создания несмещаемых двумерных фотодетекторов является актуальной нерешенной научной задачей, В разделе 4 будут нредетавлеиы результаты разработки такого способа.

Цель и задачи работы

Цепью данной работы является комплексное теоретико-экеиеримеитальпое выявление перспективных приложений двумерных систем в задачах генерации и детектирования излучения терагерцевого и инфракрасного диапазонов.

Дня достижения указанной цени были поставлены следующие задачи:

• Реализация и.назмошю-резонансного режима детектирования ТГц излучения в транзисторах на основе графена и анализ механизмов возникновения фототока.

• Теоретико-экеиерименталыюе установление предельных характеристик детекторов, использующих явление н.назмошюго резонанса, включая выяснение механизмов затухания двумерных н.назмонов в детектирующих структурах, вычисление предельного сечения поглощения двумерными системами при плазменном резонансе, формулировка условий достижения предельного поглощения.

• Построение модели высокочастотной нелокальной проводимости графена с учетом электрон-электронного рассеяния и ее приложения дня (1) анализа условий плазменных неустойчивостей в графене при пропускании постоянного тока (2) анализа магнитоног.нощения высококачественными образцами графена.

• Теоретико-экенеримеиталыюе исследование предельных возможностей детекторов ТГц диапазона на двумерных материалах с э.нектрически-индуцированным туннельным р — п переходом, включая установление физических механизмов генерации фотонаиряжения и исследование зависимости фоточувствителыюети от величины наведенной запрещенной зоны;

• Теоретико-экеиерименталыюе исследование детектирования ПК излучения в туннельных структурах «графен - диэлектрик - графеи» и установление физических механизмов фотодетектирования в зависимости от материалов и геометрии структуры.

• Исследование электродинамических свойств контактов "металл-двумерная система" и механизмов генерации фототока при их освещении, применение полученных результатов дня разработки и экспериментальной демонстрация несмещаемых фотодетекторов с настраиваемой поляризационной чувствительностью.

Научная новизна работы

Научная новизна работы заключается в следующем:

- Впервые установлены фундаментальные преданы чувствительности детекторов излучения, использующих явление илазмошюго резонанса в двумерных системах. Теоретически получены условия максимизации илазмошю - резонансного отклика в форме, зависящей только от электродинамических характеристик и геометрии детектора, Впервые установлены технологические приложения, где использование ппазмошю-резопапепых устройств дает преимущества по сравнению с аптеппо-согнасоваппыми нерезонаисными детекторами,

- Впервые разработана физическая модель дня расчета электромагнитного отклика двумерных электронных систем, учитывающая нелокальные эффекты и столкновения носителей заряда друг с другом. Путем комбинированных теоретико-экспериментальных исследований показана возможность усиления электромагнитного поглощения и фототока при возбуждении аномально медленных магнитои.назменных воли в графене,

- Впервые выявлены условия развития плазменных неустойчивостей в графене, учитывающие эффекты пространственной дисперсии проводимости и электрон-электронных столкновений. Впервые продемонстрировано, что сильные электрон-электронные столкновения стимулируют развитие плазменных неустойчивостей путем снижения скорости плазменных волн,

- Впервые экспериментально продемонстрированы высокочувствительные криоген-но охлаждаемые детекторы суб-ТГц диапазона на основе э.нектрически-индуцированных

р — п

Установлены основные микроскопические механизмы генерации фототока в данных устройствах, в зависимости от температуры и геометрии детектора. Экспериментально показан и теоретически обоснован рост чувствительности и отношения «сигнал-шум» с величиной электрически-иидуцировашюй запрещенной зоны,

- Впервые установлены физические механизмы детектирования излучения в вертикальных туннельных структурах «графой - диэлектрик - графой», в зависимости от числа составляющих слоев, высоты потенциального барьера в диэлектрике и длины волны излучения, в т.ч. в технологически востребованном среднем и дальнем инфракрасном диапазоне.

- Впервые получены аналитические решения ряда задач рассеяния электромагнитного ноля дня контактов двумерных систем с различной электропроводностью, включая практически значимый случай контакта металла и двумерного материала. Продемонстрированы но.няризационно-зависимые эффекты усиления локального электромагнитного поглощения, амплитуды бегущих двумерных и.назмонов, генерируемого на контакте фотонаиряжения. Эффекты применены дня реализации нового класса двумерных фотодетекторов с настраиваемой поляризационной чувствительностью.

Теоретическая и практическая значимость работы

Практическая значимость работы состоит в выявлении перспективных конструкций оитоэ.нектронных приборов на двумерных материалах, которые являются конкурентными но сравнению с существующими аналогами.

В главе 1 устанавливаются продольные характеристики и.назмонно - резонансных

детекторов и способы их достижения. Нами доказывается, что одно лишь увеличение электронной подвижности не является достаточным дня увеличения сечения электромагнитного поглощения в условиях илазмошюго резонанса, как это считалось ранее. Вместо этого указывается на необходимость электромагнитного согласования илазмешю-резоиаиеиой двумерной системы, металлических контактов-антенн и импеданса свободного пространства. Тот факт, что сечение поглощения илазмешю-резонансным детектором и антенно-согнасованны нерезонансным детектором, оказываются одинаковыми, на первый взгляд нивелирует интерес к двумерной илазмоиике дня ТГд детектирования, С другой стороны, нами указываются функциональные приложения двумерной илазмоники, недостижимые с помощью иерезоиаисиых детекторов: это создание суб-волповых массивов детекторов, обеспечивающих поглощение в широком спектре длин волн, а также создание спектрометров излучения на основе изменения спектральной чувствительности с напряжением на затворе.

Разработанные детекторы ТГд излучения на основе двухслойного графена, которым носвящеиа глава 3,1, имеют значительную перспективу практического применения в задачах спектроскопии и радиоастрономии, даже при текущей необходимости криогенного охлаждения. Действительно, их характеристики конкурентны с представленными на рынке сверхнроводниковыми болометрами, активно применяемыми в данных сферах 1321. В недавних измерениях получены свидетельства увеличения чувствительности при индукции запрещенной зоны уже при комнатной температуре. Это расширяет применимость разработанных детекторов дня большего числа приложений, включая дефектоскопию, медицинскую диагностику и сканирование в системах безопасности.

Метод геометрического дизайна контактов дня создания фотодетекторов, описанный в главе 4, обеспечивает комбинацию характеристик, которая не могла быть достигнута ранее. Фотоотклик данных детекторов достигается при отсутствии электрического смещения, что обеспечивает низкую спектральную плотность шумов. Дня создания указанных детекторов не требуется дорогостоящей операции легирования, что также обеспечивает сохранение высокой подвижности носителей. Требуется лишь один этап литографии дня создания контактов, что значительно упрощает и удешевляет производство. Наконец, метод применим к широкому классу двумерных материалов, вне зависимости от их электронного качества. Достигнутые значения вольт-ваттной чувствительности и мощности, эквивалентной шуму, являются сравнимыми с коммерчески доступными ИК-детекторами. Разработанные и исследованные детекторы, использующие принцип геометрического дизайна контактов, обеспечивают новые функции. Во-первых, это поляризационно-селективное детектирование с огромным 200) поляризационным контрастом, при отсутствии внешних поляризаторов. Во-вторых, это возможность одновременного определения угла линейной поляризации и интенсивности излучения но измерениям единичного детектора, снабженного затвором. Последнее свойство открывает возможность создания тепловизоров высокого разрешения с поляризационным контрастом.

Теоретическая значимость работы состоит в разработке и, в значительном количестве случаев, экспериментальной проверке физических моделей оптических и оитоэлек-тронных явлений в двумерных системах:

и

1, точная теория электромагнитной дифракции и генерации фототока на контакте «металл - двумерный материал»,

2, теория электромагнитного поглощения в условиях плазменного резонанса в двумерных детекторах излучения,

3, теория илазмошюго резонанса в двумерных системах, учитывающая эффекты нелокальное™ и электрон - электронного рассеяния,

4, теория токовых плазменных неустойчивостей в графене,

5, теория фотоотклика туннельных ваи-дер-ваальсовых гетероструктур.

Многие из развитых моделей являются достаточно общими и применимы не только к двумерным материалам, но и к двумерным в электродинамическом смысле структурам. Это относится к моделям 1 и 2, которые применимы к системам, толщина которых гораздо меньше длины волны излучения и меньше толщины скин-слоя. Кроме графена, к таковым относятся квантовые ямы на основе соединений АщВу и АцВуь инверсионные слои, тонкие флейки трехмерных слоистых материалов, а также сверхтонкие металлические пленки. Теория 3 применима к двумерным системам, отличным от графена, с незначительными модификациями, и описывает резонансные явления в поглощении такими структурами, которые долгое время оставались необъясненными |33|,

Разработанные теоретические модели могут быть использованы в качестве базовых принципов дня проектирования новых онтоэ.нектронных устройств на основе двумерных систем.

Методология и методы исследования

При работе над диссертацией использовался широкий спектр технологических, экспериментальных и теоретических методик.

Образцы детекторов длинноволнового излучения на основе двумерных материалов были изготовлены методом отщепления флейков от объемного материала с последующим сухим переносом (главы 1-3) или методом жидкостного переноса ХОГФ графена (глава 4). Дня части образцов применялась инкапсуляция в нитрид бора дня минимизации экспонирования графенового канала но отношению к атмосферным примесям и применяемым химическим агентам. Дня определения контактов и затворов использовалась электронно-лучевая литография. Напыление контактов и затворов было выполнено методами электронно-лучевого напыления и магнетронного напыления. Для задания формы канала использовалось и.назмохимическое травление.

Экспериментальное исследование изготовленных образцов детекторов в большинство случаев включало (а) измерение транспортных (сток-затворных и вольт-амперных) характеристик (б) измерение фотонаиряжения и фотопроводимости при облучении.

Транспортные характеристики измерялись методом синхронного детектирования. В этом методе через канал пропускается слабый переменный ток, а падение напряжения канале измеряется на той же частоте. Большинство транспортных характеристик (включая подвижность) оценивалось но двухточечной схеме, за исключением образцов раздела 2.1, где использовались множественные Холловские контакты. Отказ от

использования Холловских контактов в большинстве измерений связан с тем, что они сильно искажают локальные электромагнитные ноля, которыми облучается детектирующая структура. Это, в свою очередь, затрудняет интерпретации данных но фотоотклику. В то же время использование двухтермииальиых образцов (с дополнительными затворами) допускает простую интерпретацию данных но фотоотклику.

Список литературы диссертационного исследования доктор наук Свинцов Дмитрий Александрович, 2025 год

Список литературы

|1| Капе С. L,, Mole Е. J. Quantum Spin Hall Effect in Graphono // Physical Review Letters.-2005.-now-Vol. 95, no. 22.-P. 226801.

|2| Fang H,, Jin L. Carbon material and application thereof. — 2021. — патент на изобретение CX113929074A7. Access mode: https://patcnts.googlc.c-om/patciit/CN113929074A.

|3| Ruiz Moya J, A., Romero Izquierdo A., Lavin Lopez M. d, P. Grapheme nanomaterials for the improvement of cementitious materials, — 2018, — naTeirr na n3o6pe'reiine EP3640223A1. Access mode: https:/7patents.googk\«)m/patent/TP3640223Al/.

|4| Glass H,, Biddulph P, Graphene Hall effect sensor, — 2021, — naTeirr na n3o6pcTeiine GB2606555, Access mode: https://patcnts.googlc.(X)m/patcnt/GB2606555A/,

|5| Nagatsuma T,, Ducournau G,, Renaud C, C, Advances in terahertz communications accelerated by photonics // Nature Photonics, — 2016,—jun, — Vol, 10, no, 6, —P. 371379.

|6| Ultrafast graphene photodetector / Xia F,, Mueller T,, Lin Y.-m., Valdes-Garcia A,, and Avouris P. // Nature Nanotcchnology. - 2009. - dec. - Vol. 4, no. 12.-P. 839-843.

|7| Terahertz and Infrared Spectroscopy of Gated Large-Area Graphene / Ren L,, Zhang Q,, Yao J., Sun Z,, Kaneko R., Yan Z,, Nanot S., Jin Z., Kawayama I., Tonouchi AL, Tour J. AI., and Kono J. // Nano Letters. - 2012.-jul.-Vol. 12, no. 7. - P. 37113715.

|8| Hot Carrier-Assisted Intrinsic Photoresponse in Graphene / Gabor N. AL, Song J. C. W,, Ala Q., Nair N. L., Taychatanapat T., Watanabe K., Taniguchi T., Levitov L. S,, and Jarillo-Herrero P. // Science. — 2011. — nov. — Vol. 334, no. 6056, —P. 648-652.

|9| Broadband Optical Properties of Atomieally Thin PtS2 and PtSe2 / Ermolaev G. A., Voronin K. V., Tatmyshevskiy Al. K,, Alazitov A. B., Slavich A. S,, Yakubovsky D. I., Tselin A. P., Mironov Al. S,, Romanov R. I., Alarkeev A. AL, Kruglov I. A., Novikov S. AL, Vyshnevyy A. A., Arsenin A. V., and Volkov V. S. // Nanomaterials. -2021.-dec.-Vol. 11, no. 12.-P. 3269.

1101 Van der Waals Integration Based on Two-Dimensional Alaterials for High-Performanee Infrared Photodetectors / Wang H,, Li Z., Li D,, Chen P., Pi L., Zhou X., and Zhai T. // Advanced Functional Materials. - 2021.-jul. - Vol. 31, no. 30.-P. 1-23.

1111 Dyakonov AL, Shur AL Detection, mixing, and frequency multiplication of terahertz radiation by two-dimensional electronic fluid // IEEE Transactions on Electron Devices. -1996.-Vol. 43, no. 3.-P. 380-387.

1121 Collective response in the microwave photoconductivity of Hall bar structures / Vasiliadou E,, Miiller G,, Heitmann D,, Weiss D,, Klitzing K. V., Nickel H,, Schlapp W., and Losch R. // Physical Review B. - 1993. - dec. - Vol. 48, no. 23.-P. 17145-17148.

1131 Resonant detection of subterahertz radiation by plasma waves in a submieron field-effect transistor / Knap W,, Deng Y,, Rumyantsev S., Lii J.-Q., Shur AL S,, Savior C. A., and Brunei L. C. // Applied Physics Letters. - 2002. - may. - Vol. 80, no. 18. - P. 3433-3435.

|14| Plasma wave detection of sub-terahertz and terahertz radiation by silicon field-effect transistors / Knap W,, Teppe F,, Aleziani Y,, Dyakonova N., Lusakowski J., Boeuf F., Skotnieki T., Maude D., Rumyantsev S,, and Shur AL S. // Applied Physics Letters. -2004.-Vol. 85, no. 4.-P. 675-677.

|15| Terahertz photoconductivity and plasmon modes in double-quantum-well field-effect transistors / Peralta X, G., Allen S, J,, Wanke M. G, Harff X, E,, Simmons J, A., Lilly M. P., Reno J, L., Burke P. J,, and Eisenstein J, P. // Applied Physics Letters, -2002. - aug. - Vol. 81, no. 9. - P. 1627-1629.

|16| Muravev V. M., Kukushkin I. V. Plasmonic detector/spectrometer of subterahertz radiation based on two-dimensional electron system with embedded defect // Applied Physics Letters.-2012.-fob.-Vol. 100, no. 8.-P. 082102.

|17| Graphene field-effect transistors as room-temperature terahertz detectors / Viearelli L,, Vitiello M. S., Coquillat D., Lombarde A., Ferrari A. G, Knap W,, Polini M,, Pellegrini V., and Tredieueei A. // Nature Materials. — 2012. — Vol. 11, no. 10. — P. 865871.

|18| Sensitive room-temperature terahertz detection via the photothermoeleetrie effect in graphene / Cai X., Sushkov A. B,, Suess R. J., Jadidi M. M,, Jenkins G. S,, Nyakiti L. O., Myers-Ward R. L., Li S„ Van J., Gaskill D. K., Murphy T. E„ Drew H. D„ and Fuhrer M. S. // Nature Nanotechnology. - 2014. - Vol. 9, no. 10.-P. 814-819.

|19| Current-Driven Terahertz Light Emission from Graphene Plasmonic Oscillations / Li Y,, Ferreyra P., Swan A. K., and Paiella R. // ACS Photonics. - 2019. - Vol. 6, no. 10.-P. 2562-2569.

|20| Thermal infrared emission from biased graphene / Freitag M., Chiu H.-Y., Steiner M., Perebeinos V., and Avouris P. // Nature Nanotechnology. — 2010. — jul, — Vol. 5, no. 7. -P. 497-501.

|21| Pozhela J. Plasma and Current Instabilities in Semiconductors. — Elsevier, 2017. — Vol. 18.

1221 Otsuji T., Popov V., Ryzhii V. Active graphene plasmonies for terahertz device applications // Journal of Physics D: Applied Physics. — 2014. — feb. — Vol. 47, no. 9. -P. 094006.

1231 Matov O. R,, Polisehuk O. V., Popov V. V. Electromagnetic emission from two-dimensional plasmons in a semiconductor-dielectric structure with metal grating: Rigorous theory // International .Journal of Infrared and Millimeter Waves. — 1993. -Vol. 14, no. 7.-P. 1455-1470.

|24| Dyakonov M,, Shur M. Shallow water analogy for a ballistic field effect transistor: New mechanism of plasma wave generation by de current // Physical Review Letters. — 1993. -oct.-Vol. 71, no. 15.-P. 2465-2468.

|25| Hu B. Y.-k., Wilkins J. W. Two-stream instabilities in solid-state plasmas caused by conventional and unconventional mechanisms // Physical Review B. — 1991. — jun, -Vol. 43, no. 17.-P. 14009-14029.

12(31 High-Speed Graphene-based Sub-Terahertz Receivers enabling Wireless Communications for 6G and Beyond / Soundarapandian K. P., Castilla S,, Koepfli S. M,,

Marconi S,, Kulmer L,, Vangelidis I,, do la Bastida R,, Rongionc E,, Tongay S,, Watanabe K,, Taniguchi Т., Lidorikis E,, Ticlrooij K.-J,, Lcuthold J,, and Koppens F, H. L. - 2024. - nov. - R 1-13.

|27| Plasmonic antenna coupling to hyperbolic phonon-polaritons for sensitive and fast mid-infrared photodetection with graphene / Castilla S., Vangelidis I., Pusapati V,-V., Goldstein J., Autore M., Slipchenko Т., Rajendran K., Kim S., Watanabe K,, Taniguchi Т., Martin-Moreno L,, Englund D,, Ticlrooij K.-J,, Hillenbrand R,, Lidorikis E,, and Koppens F, H, L, // Nature Communications, —2020, — dec, — Vol, 11, no. l.-P. 4872.

|28| Photothermoeleetrie and Photoelectric Contributions to Light Detection in Metal-Graphene-Metal Photodeteetors / Echtermeyer T. J., None P. S,, Trushin M., Gorbachev R, V,, Eiden A, L,, Milana S,, Sun Z,, Schliemann J,, Lidorikis E,, Novoselov K, S,, and Ferrari A, C, // Nano Letters, — 2014,—jul, — Vol, 14, no, 7,-P. 3733-3742.

|29| Gold-patched graphene nano-stripes for high-responsivity and ultrafast photodetection from the visible to infrared regime / Cakmakyapan S,, Lu P. K., Navabi A., and Jarrahi M, // Light: Science and Applications, — 2018,—jun, — Vol, 7, no, 1, —P. 20,

1301 Seamless lateral graphene p-n junctions formed by selective in situ doping for highperformance photodeteetors / Wang G,, Zhang AL, Chen D,, Guo Q., Feng X,, Niu Т., Liu X,, Li A,, Lai J,, Sun D,, Liao Z,, Wang Y,, Chu P. K,, Ding G,, Xie X,, Di Z,, and Wang X, // Nature Communications, — 2018, — dec, — Vol, 9, no, 1, —P. 5168,

1311 Mueller Т., Xia F,, Avouris P. Graphene photodeteetors for high-speed optical communications // Nature Photonics, — 2010, — may, — Vol, 4, no, 5, —P. 297-301,

1321 Сайт производителя сверхпроводпиковых детекторов ТГд диапазона - компании Сконто.;!. Access mode: https://www.scontcl.ru/tcralicrtz/.

1331 Observation of a Cyclotron Harmonic Spike in Alierowave-Indueed Resistances in Ultraelean GaAs/AlGaAs Quantum Wells / Dai Y,, Du R. R,, Pfeiffer L. N., and West K. W. // Physical Review Letters. - 2010. - dec. - Vol. 105, no. 24.-P. 246802.

|34| Fast and Sensitive Terahertz Detection Using an Antenna-Integrated Graphene pn Junction / Castilla S,, Terres В., Autore AL, Viti L,, Li J., Nikitin A. Y., Vangelidis I., Watanabe K,, Taniguchi Т., Lidorikis E,, Vitiello AL S,, Hillenbrand R,, Ticlrooij K.-J,, and Koppens F. H. // Nano Letters. - 2019. - may. - Vol. 19, no. 5.-P. 2765-2773.

1351 Geometric filterless photodeteetors for mid-infrared spin light / Wei J., Chen Y,, Li Y,, Li W., Xie J., Lee C., Novoselov K. S., and Qiu C.-W. W. // Nature Photonics. - 2023. -fob.-Vol. 17, no. 2.-P. 171-178.

13(31 Gross E. P., Krook AL Alodel for collision processes in gases: Small-amplitude oscillations of charged two-component systems // Physical Review. — 1956. — Vol. 102, no. 3. -P. 593-604.

|37| Gunvaga A. A., Durnev M. V,, Tarasenko S, A. Photoeurrents induced by structured light // Physical Review B. - 2023. - Vol. 108, no. 11.-P. 1-11.

|38| Alymov G,, Svintsov D. Ultimate sharpness of the tunneling resonance in vertical heterostruetures // arXiv preprint arXiv:2310.07307. — 2023.

1391 Damping of plasma waves in two-dimensional electron systems due to contacts / Satou A., Ryzhii V., Mitin V., and Vagidov X. // plwsica status solidi (b). — 2009. -sep.-Vol. 246, no. 9.-P. 2146-2149.

1401 A tunable plasmonie resonator using kinetic 2D inductance and patch capacitance / Muravev V. M,, Semenov X. D., Andreev I. V., Gusikhin P. A., and Kukushkin I. V. // Applied Physics Letters. - 2020. - oet. - Vol. 117, no. 15.-P. 151103.

|41| Ruan Z,, Fan S. Superscattering of Light from Subwavelength Xanostructures // Physical Review Letters. -2010. -jun.- Vol. 105, no. l.-P. 013901.

|42| Robinson B. B,, Swartz G. A. Two-Stream Instability in Semiconductor Plasmas // ■Journal of Applied Physics. — 1967. — 05. — Vol. 38, no. 6. — P. 2461-2465.

1431 Generation of submillimeter electromagnetic radiation from two-dimensional plasma waves in a semiconductor heterostrueture with metal grating / Matov O,, Meshkov O,, Polisehuk O,, and Popov V. // Phvsica A: Statistical Mechanics and its Applications. -1997.-jul.-Vol. 241, no. 1-2.-P. 409-413.

|44| Ryzhii V. Terahertz plasma waves in gated graphene heterostruetures // .Japanese ■Journal of Applied Physics, Part 2: Letters. - 2006. - Vol. 45, no. 33-36.-P. 923-925.

|45| Hydrodynamie model for electron-hole plasma in graphene / Svintsov D,, Vyurkov V., Yurehenko S,, Otsuji T., and Ryzhii V. // .Journal of Applied Physics. — 2012. — apr. -Vol. Ill, no. 8.-P. 083715.

1461 Superballistie flow of viscous electron fluid through graphene constrictions / Krishna Kumar R,, Bandurin D. A., Pellegrino F. M,, Cao Y,, Principi A., Guo H,, Auton G. H., Ben Shalom M,, Ponomarenko L. A., Falkovieh G., Watanabe K., Taniguchi T,, Grigorieva I. V., Levitov L. S,, Polini M., and Geim A. K. // Nature Physics. — 2017.-Vol. 13, no. 12.-P. 1182-1185.

|47| Experimental signatures of the transition from acoustic plasmon to electronic sound in graphene / Bareons Ruiz D,, Hesp X. G, Herzig Sheinfux H,, Ramos Marimon C., Maissen C. M,, Principi A., Asgari R., Taniguchi T,, Watanabe K., Polini M,, Hillenbrand R., Torre I., and Koppens F. H. // Science Advances. — 2023. — sep. — Vol. 9, no. 39.-P. 1-8.

|48| Observation of hydrodynamie plasmons and energy waves in graphene / Zhao W,, Wang S,, Chen S,, Zhang Z,, Watanabe K,, Taniguchi T., Zettl A., and Wang F. // Nature. - 2023. - feb. - Vol. 614, no. 7949. - P. 688-693.

|49| Volkov V, A., Zabolotnvkh A. A. Bernstein modes and giant microwave response of a two-dimensional electron system // Physical Review B, — 2014, — mar, — Vol, 89, no. 12. -P. 121410.

1501 Observation of Terahertz-Induced Magnetooseillations in Graphene / Mönch E,, Bandurin D. A., Dmitriev I. A., Phinney I. Y,, Yahniuk I., Taniguehi T., Watanabe K., Jarillo-Herrero P., and Ganiehev S. D. // Nano Letters. — 2020. — Vol. 20, no. 8.-P. 5943-5950.

|51| Terahertz Ratchet Effect in Interdigitated HgTe Structures / Yahniuk I., Budkin G. V., Kazakov A., Otteneder M., Ziegler J., Weiss D., Mikhailov X. X., Dvoretskii S. A., Wojciechowski T., Bel'kov V. V., Knap W,, and Ganiehev S. D. // Physical Review Applied. - 2022. -now- Vol. 18, no. 5.-P. 054011.

1521 Limiting performance of graphene bilayer sub-terahertz detectors at large induced band gap / Titova E. I., Kashehenko AL A., Aliakonkikh A. V., Alorozov A. D,, Domaratskiy I. K,, Zhukov S. S., Rumyantsev V. V., Alorozov S. V., Xovoselov K. S., Bandurin D. A., and Svintsov D. A. - 2024. - dec. - P. 1-15.

1531 Optimization of the frequency response of a novel GaAs plasmonie terahertz detector / Shehepetilnikov A. V., Kaysin B. D,, Gusikhin P. A., Aluravev V. AL, Tsydynzhapov G. E,, Xefyodov Y. A., Dremin A. A., and Kukushkin I. V. // Optical and Quantum Electronics. — 2019. — dec. — Vol. 51, no. 12, —P. 376.

|54| Transport Spectroscopy of Ultraelean Tunable Band Gaps in Bilayer Graphene / Icking E,, Banszerus L,, Wörtche F., Volmer F., Schmidt P., Steiner C., Engels S,, Hesselmann J,, Goldsche AL, Watanabe K,, Taniguchi T., Volk C., Besehoten B., and Stampfer C. // Advanced Electronic Materials. — 2022. — jul. — Vol. 2200510,-P. 2200510.

1551 Twist-controlled resonant tunnelling in graphene/boron nitride/graphene heterostruetures / Alishchenko A., Tu J. S,, Cao Y., Gorbachev R. V., Wallbank J. R,, Greenaway AL T., Alorozov V. E,, Alorozov S. V., Zhu AL J,, Wong S. L., Withers F., Woods C. R., Kim Y. J., Watanabe K., Taniguchi T., Vdovin E. E., Alakarovsky O,, Fromhold T. AL, Fal'ko V. I., Geim A. K., Eaves L., and Xovoselov K. S. // Nature Nanoteehnology. - 2014. -Vol. 9, no. 10.-P. 808-813.

|56| Vasko F. T. Resonant and nondissipative tunneling in independently contacted graphene structures // Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics. — 2013. -Vol. 87, no. 7. - P. 1-6.

|57| Tunnel spectroscopy of localised electronic states in hexagonal boron nitride / Greenaway AL T., Vdovin E. E,, Ghazaryan D,, Alisra A., Alishchenko A., Cao Y,, Wang Z,, Wallbank J. R,, Holwill AL, Khanin Y,, Alorozov S. V., Watanabe K,, Taniguchi T., Alakarovsky O,, Fromhold T. AL, Patanè A., Geim A. K,, Fal'ko V. I., Xovoselov K. S,, and Eaves L. // Communications Physics. — 2018. — dec. — Vol. 1, no. l.-P. 94.

|58| Voltage-tunable terahertz and infrared photodeteetors based on double-graphene-layer structures / Ryzhii V,, Otsuji T,, Aleshkin V, Y,, Dubinov A, A,, Ryzhii M., Mitin V,, and Shur M. S, // Applied Physics Letters, — 2014, — Vol, 104, no, 16,

|59| Ershov M,, Ryzhii V,, Hamaguehi C, Contact and distributed effects in quantum well infrared photodeteetors // Applied Physics Letters, — 1995, — Vol, 67, no, 1995, — P. 3147,

|(301 Schneider H,, Liu H, C, Quantum well infrared photodeteetors, — Springer, 2007,

|(311 Dyakonov M,, Shur M, S, Consequences of space dependence of effective mass in heterostruetures // .Journal of Applied Physics, — 1998, — 10, — Vol, 84, no, 7, — P. 37263730.

1621 Electron Capture in van der Waals Graphene-Based Heterostruetures with WS 2 Barrier Layers / Aleshkin V. Y,, Dubinov A, A,, Ryzhii M,, Ryzhii V,, and Otsuji T, // Journal of the Physical Society of Japan, — 2015, — sep, — Vol, 84, no, 9, — P. 094703,

1631 Hysteresis-controlled Van der Waals tunneling infrared detector enabled by selective layer heating / Mylnikov D, A,, Kashehenko M, A,, Safonov I, V,, Xovoselov K, S,, Bandurin D, A,, Chernov A, I,, and Svintsov D, A, — 2024, — dee,

1641 Self-Driven Metal-Semiconductor-Metal WSe 2 Photodeteetor with Asymmetric Contact Geometries / Zhou G, Raju S,, Li B,, Chan M,, Chai Y,, and Yang C, Y, // Advanced Functional Materials, — 2018, — nov, — Vol, 28, no, 45, — P. 1-8,

1651 Terahertz Detection and Imaging Using Graphene Ballistic Rectifiers / Auton G,, But D, B,, Zhang J,, Hill E,, Coquillat D,, Consejo G, Xouvel P., Knap W,, Varani L,, Teppe F,, Torres J,, and Song A, // Nano Letters, — 2017, — nov, — Vol, 17, no, 11,-P. 7015-7020.