Físics de l'Institut de Física i Tecnologia de Moscou amb col·legues de la Universitat Pedagògica Estatal de Moscou i la Universitat de Manchester han creat un detector de radiació de terahertz molt sensible basat en l'efecte de túnel del grafè. De fet, un transistor de túnel d'efecte de camp es va convertir en un detector, que es podia obrir amb senyals "des de l'aire" i no transmetre a través de circuits convencionals.
Túnel quàntic. Font de la imatge: Daria Sokol, servei de premsa del MIPT
El descobriment, que es va basar en les idees dels físics Mikhail Dyakonov i Mikhail Shur proposades a principis dels anys noranta, apropa l'era de les tecnologies sense fil de terahertz. Això significa que la velocitat de les comunicacions sense fil augmentarà moltes vegades i les tecnologies de radar i seguretat, la radioastronomia i el diagnòstic mèdic arribaran a un nivell completament nou.
La idea dels físics russos va ser que es va proposar que el transistor del túnel s'utilitzi no per a l'amplificació i demodulació del senyal, sinó com un dispositiu que "per si mateix converteix el senyal modulat en una seqüència de bits o informació de veu a causa de la relació no lineal". entre corrent i tensió". En altres paraules, l'efecte de túnel pot ocórrer a un nivell de senyal extremadament baix a la porta del transistor, cosa que permetrà que el transistor iniciï un corrent de túnel (obert) fins i tot des d'un senyal molt feble.
Per què l'esquema clàssic d'utilitzar transistors no és adequat? Quan es passa al rang de terahertzs, la majoria dels transistors existents no tenen temps per rebre la càrrega necessària, de manera que el circuit de ràdio clàssic amb un amplificador de senyal feble en un transistor seguit de demodulació esdevé ineficaç. Cal millorar els transistors, que també funciona fins a un cert límit, o oferir alguna cosa completament diferent. Els físics russos van proposar precisament aquest "altre".
Transistor de túnel de grafè com a detector de terahertz. Font de la imatge: Nature Communications
"La idea d'una resposta forta d'un transistor de túnel a baixes tensions es coneix des de fa uns quinze anys", diu un dels autors de l'estudi, cap del laboratori d'optoelectrònica de materials bidimensionals del Centre de Fotònica. i Materials bidimensionals al MIPT, Dmitry Svintsov. "Abans nostre, ningú es va adonar que aquesta mateixa propietat d'un transistor de túnel es podria utilitzar en la tecnologia de detectors de terahertz". Tal com han establert els científics, "si un transistor s'obre i es tanca bé a baixa potència del senyal de control, també hauria de ser bo per captar un senyal feble de l'aire".
Per a l'experiment, descrit a la revista Nature Communications, es va crear un transistor de túnel amb grafè bicapa. L'experiment va demostrar que la sensibilitat del dispositiu en mode túnel és diversos ordres de magnitud superior a la del mode de transport clàssic. Així, el detector de transistors experimental no va resultar ser pitjor en sensibilitat que els bolòmetres de superconductors i semiconductors similars disponibles al mercat. La teoria suggereix que com més pur sigui el grafè, més gran serà la sensibilitat, la qual cosa supera amb escreix les capacitats dels detectors de terahertz moderns, i això no és una evolució, sinó una revolució en la indústria.
Font: 3dnews.ru