Создание СВЧ и терагерцовых генераторов на основе активных метаповерхностей с интегрированными двухбарьерными гетероструктурами GaAs/AlGaAs

Проект направлен на создание распределенных генераторов СВЧ и субмиллиметрового диапазонов с использованием двухбарьерных гетероструктур GaAs/AlGaAs (резонансно-туннельных диодов, РТД). Распределенные активные системы позволяют увеличить мощность излучения за счет увеличения суммарной площади гетероструктур, участвующих в генерации. Перспективными решениями для создания распределенных генераторов являются частотно селективные поверхности с интегрированными в них диодами (активные метаповерхности), а также создание и исследование резонатора на основе линии передач с усилением, который образован одним распределенным РТД, и по своей сути являются аналогом оптического лазера. Активный микрополосковый резонатор с длиной, кратной нечетному числу длин полуволн, превращается в патч-антенну с высоким коэффициентом направленного действия. Для снижения потерь и повышения рабочей частоты РТД-генераторов планируется разработать технологию изготовления диода с металлическим не только верхним, но и нижним контактами. Для реализации нижнего металлического контакта, как и в техпроцессе квантовых каскадных лазеров, планируется внедрить в гетероструктуру дополнительный тонкий слой AlGaAs c повышенной концентрацией Al, который можно использовать в качестве стоп-слоя при травлении подложки перед напылением нижних металлических контактов. Будут разработаны топологии активных метаповерхностей, интегрированных с массивом сосредоточенных РТД, в которых каждый диод будет смещен по постоянному току, стабилизирован в рабочей точке с отрицательным дифференциальным сопротивлением, на также будет "видеть" импеданс внешней цепи, удовлетворяющий условиям генерации. В рамках проекта планируется изучить возможность коллективной синхронизации массива РТД в составе активной метаповерхности за счет поверхностных волн со сверхсветовой фазовой скоростью.