Físicos do Instituto de Física e Tecnoloxía de Moscova con colegas da Universidade Pedagóxica Estatal de Moscova e da Universidade de Manchester crearon un detector de radiación de terahercios moi sensible baseado no efecto túnel do grafeno. De feito, un transistor de túnel de efecto de campo converteuse nun detector, que podía abrirse mediante sinais "do aire", e non transmitido a través de circuítos convencionais.
Túneles cuánticos. Fonte da imaxe: Daria Sokol, servizo de prensa do MIPT
O descubrimento, que se baseou nas ideas dos físicos Mikhail Dyakonov e Mikhail Shur propostas a principios da década de 1990, achega a era das tecnoloxías sen fíos de terahercios. Isto significa que a velocidade das comunicacións sen fíos aumentará moitas veces, e as tecnoloxías de radar e seguridade, a radioastronomía e os diagnósticos médicos subirán a un nivel totalmente novo.
A idea dos físicos rusos era que o transistor túnel non se propoñía para a amplificación e demodulación do sinal, senón como un dispositivo que "por si mesmo converte o sinal modulado nunha secuencia de bits ou información de voz debido á relación non lineal". entre corrente e tensión". Noutras palabras, o efecto de túnel pode ocorrer a un nivel de sinal extremadamente baixo na porta do transistor, o que permitirá que o transistor inicie unha corrente de túnel (aberto) mesmo desde un sinal moi débil.
Por que o esquema clásico de usar transistores non é adecuado? Ao pasar ao rango de terahercios, a maioría dos transistores existentes non teñen tempo para recibir a carga necesaria, polo que o circuíto de radio clásico cun amplificador de sinal débil nun transistor seguido de demodulación vólvese ineficaz. É necesario ou mellorar os transistores, que tamén funcionan ata certo límite, ou ofrecer algo completamente diferente. Os físicos rusos propuxeron precisamente este "outro".
Transistor de túnel de grafeno como detector de terahercios. Fonte da imaxe: Nature Communications
"A idea dunha resposta forte dun transistor de túnel a baixas tensións é coñecida desde hai uns quince anos", di un dos autores do estudo, xefe do laboratorio de optoelectrónica de materiais bidimensionais do Centro de Fotónica. e materiais bidimensionales no MIPT, Dmitry Svintsov. "Antes de nós, ninguén se decatou de que esta mesma propiedade dun transistor de túnel podía usarse na tecnoloxía de detectores de terahercios". Como estableceron os científicos, "se un transistor abre e pecha ben a baixa potencia do sinal de control, entón tamén debería ser bo para captar un sinal débil do aire".
Para o experimento, descrito na revista Nature Communications, creouse un transistor de túnel sobre grafeno bicapa. O experimento demostrou que a sensibilidade do dispositivo en modo túnel é varias ordes de magnitude superior á do modo de transporte clásico. Así, o detector de transistores experimental non resultou ser peor en sensibilidade que os bolómetros de supercondutores e semicondutores similares dispoñibles no mercado. A teoría suxire que canto máis puro sexa o grafeno, maior será a sensibilidade, o que supera con creces as capacidades dos modernos detectores de terahercios, e isto non é unha evolución, senón unha revolución na industria.
Fonte: 3dnews.ru