Nanodetecteurs de radiation microondes et terahertz bases sur l' effet ratchet – NANOTERRA

Ce projet développe un nouveau type de matériau nano-Goretex formé par un réseau périodique d'antidots asymétriques dans une hétérostructure de semiconducteur (cad des antidots semi-circulaires et triangulaires de taille de la centaine de nanomètres). Les études théoriques montrent que dans ces structures à l'équilibre thermique, une irradiation d'un domaine de fréquences allant de 10 GHz à quelques THz crée un important courant directionnel malgré que la force moyenne soit nulle. Des études expérimentales récentes réalisées à Grenoble sur un gaz d'électrons 2D de haute mobilité, d'une hétérostructure à semiconducteur avec un réseau d'antidots semi-circulaires de taille de 1 Ym montre la première confirmation des prédictions théoriques. Ce phénomène relié aux effets ratchets discutés par Feymman ouvre de nouvelles possibilités de contrôle du transport électronique, créant une base de nouveaux types de détecteurs sensibles aux radiations THz (démodulateurs d'amplitude) et de nouveaux micro-générateurs de courant où la direction de courant peut être contrôlée par la polarisation de la micro-onde. Les études expérimentales et théoriques seront développées avec des antidots asymétriques de taille nanoscopique (de quelques dizaines de nanomètres) dans une gamme de fréquence allant de 50 GHz au THz. Les résultats obtenus par ce projet devraient permettre de créer de nouveaux types de détecteurs fonctionnant à température ambiante et dans le domaine du terahertz. Les effets d'irradiation induisent des orbites de magnétisation dans les dots quantiques qui seront aussi étudiés en relation avec l'effet ratchet dans des systèmes fermés. Ainsi les études expérimentales et théoriques apporteront de nouvelles compréhensions du transport et du magnétisme induit par irradiation dans les nanosystèmes (nanostructures, biomolécules,…). Cette recherche fondamentale offrira à court terme un développement et des applications significatives vers la réalisation de détecteurs micro-onde au THz innovants, des capteurs et des micro-générateurs de courant ainsi que des cellules photovoltaïques (nano-structures sans source électrique externe et soumises dans l'espace de radiations micro-onde (THz)). Ainsi sur la base de la recherche théorique fondamentale jointe à la recherche expérimentale de l'effet ratchet électronique dans des nanostructures asymétriques, un nouveau type de nanocapteurs et de nanodétecteurs de micro-onde au THz pourra être créé sur la base de l'effet ratchet déjà universel (existant dans la nature). A cause de leur faible taille et d'un usage facile (une radiation génère un courant, une tension), ces capteurs et détecteurs auront un domaine étendu d'applications technologiques à court terme et dont le coût se réduira par le nombre (cas de la microélectronique).