Fisici van die Moskouse Instituut vir Fisika en Tegnologie saam met kollegas van die Moscow State Pedagogical University en die Universiteit van Manchester het 'n hoogs sensitiewe terahertz-stralingsdetektor geskep wat gebaseer is op die tonnel-effek in grafeen. Trouens, 'n veldeffektonneltransistor is in 'n detektor verander, wat deur seine "uit die lug" oopgemaak kon word en nie deur konvensionele stroombane versend word nie.
Kwantumtonneling. Beeldbron: Daria Sokol, MIPT-persdiens
Die ontdekking, wat gebaseer is op die idees van fisici Mikhail Dyakonov en Mikhail Shur wat in die vroeë 1990's voorgestel is, bring die era van draadlose terahertz-tegnologie nader. Dit beteken dat die spoed van draadlose kommunikasie baie keer sal toeneem, en radar- en sekuriteitstegnologieë, radio-astronomie en mediese diagnostiek sal tot 'n heel nuwe vlak styg.
Die idee van die Russiese fisici was dat die tonneltransistor voorgestel is om nie vir seinversterking en demodulasie gebruik te word nie, maar as 'n toestel wat "op sigself die gemoduleerde sein in 'n reeks bisse of steminligting verander as gevolg van die nie-lineêre verhouding tussen stroom en spanning.” Met ander woorde, die tonnel-effek kan by 'n uiters lae seinvlak by die transistor se hek voorkom, wat die transistor sal toelaat om 'n tonnelstroom (oop) selfs vanaf 'n baie swak sein te inisieer.
Hoekom is die klassieke skema van die gebruik van transistors nie geskik nie? Wanneer na die terahertz-reeks beweeg word, het die meeste bestaande transistors nie tyd om die vereiste lading te ontvang nie, dus word die klassieke radiokring met 'n swak seinversterker op 'n transistor gevolg deur demodulasie ondoeltreffend. Dit is nodig om óf transistors te verbeter, wat ook tot 'n sekere limiet werk, óf om iets heeltemal anders aan te bied. Russiese fisici het presies hierdie "ander" voorgestel.
Grafeen tonnel transistor as 'n terahertz detektor. Beeldbron: Nature Communications
"Die idee van 'n sterk reaksie van 'n tonneltransistor op lae spannings is al vir ongeveer vyftien jaar bekend," sê een van die skrywers van die studie, hoof van die laboratorium vir opto-elektronika van tweedimensionele materiale by die Sentrum vir Fotonika en tweedimensionele materiaal by MIPT, Dmitri Svintsov. "Voor ons het niemand besef dat dieselfde eienskap van 'n tonneltransistor in terahertz-detektortegnologie gebruik kan word nie." Soos wetenskaplikes vasgestel het, "as 'n transistor goed oopmaak en sluit teen lae krag van die beheersein, dan behoort dit ook goed te wees om 'n swak sein uit die lug op te tel."
Vir die eksperiment, beskryf in die joernaal Nature Communications, is 'n tonneltransistor op dubbellaaggrafeen geskep. Die eksperiment het getoon dat die sensitiwiteit van die toestel in tonnelmodus verskeie grootteordes hoër is as dié in klassieke vervoermodus. Dus, die eksperimentele transistor-detektor was nie erger in sensitiwiteit as soortgelyke supergeleier- en halfgeleierbolometers wat op die mark beskikbaar is nie. Die teorie stel voor dat hoe suiwerder die grafeen is, hoe hoër sal die sensitiwiteit wees, wat die vermoëns van moderne terahertz-verklikkers ver oorskry, en dit is nie 'n evolusie nie, maar 'n rewolusie in die bedryf.
Bron: 3dnews.ru