Fisikawan dari Institut Fisika dan Teknologi Moskow bersama rekan-rekannya dari Universitas Negeri Pedagogis Moskow dan Universitas Manchester telah menciptakan detektor radiasi terahertz yang sangat sensitif berdasarkan efek terowongan pada graphene. Faktanya, transistor terowongan efek medan diubah menjadi detektor, yang dapat dibuka oleh sinyal “dari udara”, dan tidak ditransmisikan melalui sirkuit konvensional.
Terowongan kuantum. Sumber gambar: Daria Sokol, layanan pers MIPT
Penemuan yang didasarkan pada gagasan fisikawan Mikhail Dyakonov dan Mikhail Shur yang diajukan pada awal 1990-an ini mendekatkan era teknologi nirkabel terahertz. Ini berarti bahwa kecepatan komunikasi nirkabel akan meningkat berkali-kali lipat, dan teknologi radar dan keamanan, astronomi radio, dan diagnostik medis akan meningkat ke tingkat yang baru.
Gagasan fisikawan Rusia adalah bahwa transistor terowongan diusulkan untuk digunakan bukan untuk penguatan dan demodulasi sinyal, tetapi sebagai perangkat yang “dengan sendirinya mengubah sinyal termodulasi menjadi urutan bit atau informasi suara karena hubungan nonlinier. antara arus dan tegangan.” Dengan kata lain, efek penerowongan dapat terjadi pada level sinyal yang sangat rendah di gerbang transistor, yang memungkinkan transistor memulai arus penerowongan (terbuka) bahkan dari sinyal yang sangat lemah.
Mengapa skema klasik penggunaan transistor tidak cocok? Ketika berpindah ke rentang terahertz, sebagian besar transistor yang ada tidak punya waktu untuk menerima muatan yang diperlukan, sehingga rangkaian radio klasik dengan penguat sinyal lemah pada transistor yang diikuti dengan demodulasi menjadi tidak efektif. Penting untuk meningkatkan transistor, yang juga berfungsi hingga batas tertentu, atau menawarkan sesuatu yang sama sekali berbeda. Fisikawan Rusia justru mengusulkan “yang lain” ini.
Transistor terowongan graphene sebagai detektor terahertz. Sumber gambar: Komunikasi Alam
“Gagasan tentang respons kuat transistor terowongan terhadap tegangan rendah telah diketahui selama sekitar lima belas tahun,” kata salah satu penulis penelitian, kepala laboratorium optoelektronik bahan dua dimensi di Center for Photonics. dan Materi Dua Dimensi di MIPT, Dmitry Svintsov. “Sebelum kita, tidak ada yang menyadari bahwa sifat transistor terowongan yang sama dapat digunakan dalam teknologi detektor terahertz.” Sebagaimana telah ditetapkan oleh para ilmuwan, “jika sebuah transistor membuka dan menutup dengan baik pada sinyal kontrol berdaya rendah, maka transistor tersebut juga akan mampu menangkap sinyal lemah dari udara.”
Untuk percobaan yang dijelaskan dalam jurnal Nature Communications, transistor terowongan dibuat pada graphene bilayer. Eksperimen menunjukkan bahwa sensitivitas perangkat dalam mode terowongan beberapa kali lipat lebih tinggi dibandingkan dengan mode transportasi klasik. Dengan demikian, detektor transistor eksperimental ternyata memiliki sensitivitas yang tidak lebih buruk daripada bolometer superkonduktor dan semikonduktor serupa yang tersedia di pasaran. Teori ini menyatakan bahwa semakin murni graphene, semakin tinggi sensitivitasnya, yang jauh melebihi kemampuan detektor terahertz modern, dan ini bukanlah sebuah evolusi, tetapi sebuah revolusi dalam industri.
Sumber: 3dnews.ru