Mae ffisegwyr o Sefydliad Ffiseg a Thechnoleg Moscow gyda chydweithwyr o Brifysgol Pedagogaidd Talaith Moscow a Phrifysgol Manceinion wedi creu synhwyrydd ymbelydredd terahertz hynod sensitif yn seiliedig ar yr effaith twnelu mewn graphene. Mewn gwirionedd, cafodd transistor twnnel effaith maes ei droi'n synhwyrydd, y gellid ei agor gan signalau “o'r awyr”, ac na fyddai'n cael ei drosglwyddo trwy gylchedau confensiynol.
Twnelu cwantwm. Ffynhonnell delwedd: Daria Sokol, gwasanaeth wasg MIPT
Mae'r darganfyddiad, a oedd yn seiliedig ar syniadau'r ffisegwyr Mikhail Dyakonov a Mikhail Shur a gynigiwyd yn y 1990au cynnar, yn dod â chyfnod technolegau terahertz diwifr yn agosach. Mae hyn yn golygu y bydd cyflymder cyfathrebu diwifr yn cynyddu lawer gwaith drosodd, a bydd technolegau radar a diogelwch, seryddiaeth radio a diagnosteg feddygol yn codi i lefel hollol newydd.
Syniad y ffisegwyr Rwsiaidd oedd y cynigiwyd defnyddio'r transistor twnnel nid ar gyfer mwyhau signal a dadfodylu, ond fel dyfais sydd “ar ei phen ei hun yn troi'r signal wedi'i fodiwleiddio yn ddilyniant o ddarnau neu wybodaeth llais oherwydd y berthynas aflinol rhwng cerrynt a foltedd.” Mewn geiriau eraill, gall yr effaith twnelu ddigwydd ar lefel signal hynod o isel wrth giât y transistor, a fydd yn caniatáu i'r transistor gychwyn cerrynt twnelu (agored) hyd yn oed o signal gwan iawn.
Pam nad yw'r cynllun clasurol o ddefnyddio transistorau yn addas? Wrth symud i'r ystod terahertz, nid oes gan y rhan fwyaf o'r transistorau presennol amser i dderbyn y tâl gofynnol, felly mae'r gylched radio clasurol gyda mwyhadur signal gwan ar dransistor ac yna demodulation yn dod yn aneffeithiol. Mae angen naill ai gwella transistorau, sydd hefyd yn gweithio hyd at derfyn penodol, neu i gynnig rhywbeth hollol wahanol. Cynigiodd ffisegwyr Rwsia yn union yr “arall.”
Transistor twnnel graphene fel synhwyrydd terahertz. Ffynhonnell delwedd: Nature Communications
“Mae’r syniad o ymateb cryf gan transistor twnnel i folteddau isel wedi bod yn hysbys ers tua phymtheg mlynedd,” meddai un o awduron yr astudiaeth, pennaeth y labordy optoelectroneg o ddeunyddiau dau ddimensiwn yn y Ganolfan Ffotoneg a Deunyddiau Dau Ddimensiwn yn MIPT, Dmitry Svintsov. “O’n blaen ni, doedd neb yn sylweddoli y gellid defnyddio’r un eiddo â thransistor twnnel mewn technoleg canfod terahertz.” Fel y mae gwyddonwyr wedi sefydlu, “os yw transistor yn agor ac yn cau'n dda ar bŵer isel y signal rheoli, yna dylai hefyd fod yn dda am godi signal gwan o'r awyr.”
Ar gyfer yr arbrawf, a ddisgrifir yn y cyfnodolyn Nature Communications, crëwyd transistor twnnel ar graphene dwy haen. Dangosodd yr arbrawf fod sensitifrwydd y ddyfais yn y modd twnnel yn nifer o orchmynion maint yn uwch na'r hyn yn y modd trafnidiaeth clasurol. Felly, nid oedd y synhwyrydd transistor arbrofol yn waeth o ran sensitifrwydd na'r bolomedrau uwch-ddargludyddion a lled-ddargludyddion tebyg sydd ar gael ar y farchnad. Mae'r ddamcaniaeth yn awgrymu po fwyaf pur yw'r graphene, yr uchaf fydd y sensitifrwydd, sy'n llawer uwch na galluoedd synwyryddion terahertz modern, ac nid esblygiad yw hwn, ond chwyldro yn y diwydiant.
Ffynhonnell: 3dnewyddion.ru