Фізікі Маскоўскага фізіка-тэхнічнага інстытута з калегамі з Маскоўскага педагагічнага дзяржаўнага ўніверсітэта і ўніверсітэта Манчэстэра стварылі высокачуллівы дэтэктар терагерцового выпраменьванні на аснове тунэльнага эфекту ў графене. Фактычна ў дэтэктар быў пераўтвораны палявы тунэльны транзістар, які змог адкрывацца сігналамі "з паветра", а не перададзенымі па звычайных ланцугах.
Квантавае тунэляванне. Крыніца выявы: Дар'я Сокал, прэс-служба МФТІ
Зробленае адкрыццё, у аснову якога былі пакладзены прапанаваныя яшчэ ў пачатку 1990-х гадоў ідэі фізікаў Міхаіла Дзьяканава і Міхаіла Шура, набліжае эпоху бесправадных тэрагерцавых тэхналогій. Гэта азначае, што хуткасць бесправадной сувязі ўзрасце шматкроць, а радарныя тэхналогіі і тэхналогіі для сістэм бяспекі, радыёастраноміі і медыцынскай дыягностыкі паднімуцца на якасна новы ўзровень.
Ідэя расійскіх фізікаў складалася ў тым, што тунэльны транзістар было прапанавана выкарыстоўваць не для ўзмацнення сігналу і дэмадуляцыі, а як прыбор, які "сам па сабе ператварае мадуляваны сігнал у паслядоўнасць бітаў або галасавую інфармацыю дзякуючы нелінейнай залежнасці паміж токам і напругай". Інакш кажучы, тунэльны эфект можа ўзнікаць пры вельмі нізкім узроўні сігналу на засаўцы транзістара, што дазволіць транзістару ініцыяваць тунэльны ток (адкрывацца) нават ад вельмі слабога сігналу.
Чаму не падыходзіць класічная схема выкарыстання транзістараў? Пры пераходзе ў терагерцовы дыяпазон большасць існых транзістараў не паспяваюць атрымаць патрэбны зарад, таму класічная радыётэхнічная схема з узмацняльнікам слабых сігналаў на транзістары з наступнай дэмадуляцыяй становіцца неэфектыўнай. Неабходна або ўдасканальваць транзістары, што таксама працуе да пэўнай мяжы, або прапаноўваць нешта зусім іншае. Расейскія фізікі якраз гэтае «іншае» і прапанавалі.
Графенавы тунэльны транзістар у якасці терагерцового дэтэктара. Крыніца выявы: Nature Communications
«Ідэя моцнай рэакцыі тунэльнага транзістара на малыя напругі вядомая каля пятнаццаці гадоў, — распавядае адзін з аўтараў даследавання, кіраўнік лабараторыі оптаэлектронікі двухмерных матэрыялаў Цэнтра фатонікі і двухмерных матэрыялаў МФТІ Дзмітрый Свінцоў. - Да нас ніхто не ўсведамляў, што гэта ж уласцівасць тунэльнага транзістара можа быць ужыта ў тэхналогіі терагерцовых дэтэктараў ». Як усталявалі навукоўцы, "калі транзістар добра адчыняецца і зачыняецца пры малой магутнасці кіраўніка сігналу, то ён павінен і добра ўлоўліваць слабы сігнал з паветра".
Для эксперыменту, аб якім расказана ў часопісе Nature Communications, стварылі тунэльны транзістар на двухслаёвым графене. Эксперымент паказаў, што адчувальнасць прылады ў тунэльным рэжыме на некалькі парадкаў пераўзыходзіць аналагічную велічыню ў рэжыме класічнага транспарта. Тым самым дасведчаны транзістар-дэтэктар апынуўся не горш па адчувальнасці, чым аналагічныя даступныя на рынку звышправадніковыя і паўправадніковыя балометры. Тэорыя падказвае, што чым чысцей будзе графен, тым вышэй будзе адчувальнасць, што далёка пераўзыходзіць магчымасці сучасных тэрагерцавых дэтэктараў, а гэта ўжо не эвалюцыя, а рэвалюцыя ў галіны.
Крыніца: 3dnews.ru