Des physiciens de l'Institut de physique et de technologie de Moscou, en collaboration avec des collègues de l'Université pédagogique d'État de Moscou et de l'Université de Manchester, ont créé un détecteur de rayonnement térahertz très sensible basé sur l'effet tunnel du graphène. En fait, un transistor tunnel à effet de champ a été transformé en un détecteur, qui pouvait être ouvert par des signaux « venant de l'air » et non transmis par des circuits conventionnels.
Tunneling quantique. Source de l'image : Daria Sokol, service de presse du MIPT
Cette découverte, basée sur les idées des physiciens Mikhaïl Dyakonov et Mikhaïl Chour proposées au début des années 1990, rapproche l'ère des technologies térahertz sans fil. Cela signifie que la vitesse des communications sans fil augmentera considérablement et que les technologies radar et de sécurité, la radioastronomie et le diagnostic médical atteindront un tout nouveau niveau.
L'idée des physiciens russes était qu'il était proposé d'utiliser le transistor tunnel non pas pour l'amplification et la démodulation du signal, mais comme un dispositif qui « transforme à lui seul le signal modulé en une séquence de bits ou d'informations vocales en raison de la relation non linéaire ». entre le courant et la tension. En d'autres termes, l'effet tunnel peut se produire à un niveau de signal extrêmement faible au niveau de la grille du transistor, ce qui permettra au transistor d'initier un courant tunnel (ouvert) même à partir d'un signal très faible.
Pourquoi le schéma classique d'utilisation de transistors ne convient-il pas ? Lors du passage à la gamme térahertz, la plupart des transistors existants n'ont pas le temps de recevoir la charge requise, de sorte qu'un circuit radio classique avec un amplificateur de signal faible sur un transistor suivi d'une démodulation devient inefficace. Il faut soit améliorer les transistors, qui fonctionnent aussi jusqu'à une certaine limite, soit proposer quelque chose de complètement différent. Les physiciens russes ont précisément proposé cet « autre ».
Transistor tunnel en graphène comme détecteur térahertz. Source de l'image : Nature Communications
"L'idée d'une forte réponse d'un transistor tunnel aux basses tensions est connue depuis une quinzaine d'années", explique l'un des auteurs de l'étude, responsable du laboratoire d'optoélectronique des matériaux bidimensionnels au Centre de Photonique. et Matériaux bidimensionnels au MIPT, Dmitry Svintsov. "Avant nous, personne ne réalisait que cette même propriété d'un transistor tunnel pouvait être utilisée dans la technologie des détecteurs térahertz." Comme l'ont établi les scientifiques, "si un transistor s'ouvre et se ferme bien à une faible puissance du signal de commande, il devrait également être capable de capter un signal faible provenant de l'air".
Pour l'expérience, décrite dans la revue Nature Communications, un transistor tunnel a été créé sur du graphène bicouche. L'expérience a montré que la sensibilité de l'appareil en mode tunnel est plusieurs ordres de grandeur supérieure à celle en mode transport classique. Ainsi, le détecteur expérimental à transistor s'est avéré avoir une sensibilité non pire que celle des bolomètres supraconducteurs et semi-conducteurs similaires disponibles sur le marché. La théorie suggère que plus le graphène est pur, plus la sensibilité sera élevée, ce qui dépasse de loin les capacités des détecteurs térahertz modernes, et ce n'est pas une évolution, mais une révolution dans l'industrie.
Source: 3dnews.ru