モスクワ物理工科大学の物理学者は、モスクワ州立教育大学およびマンチェスター大学の同僚とともに、グラフェンのトンネル効果に基づいた高感度のテラヘルツ放射線検出器を作成した。 実際、電界効果トンネルトランジスタは、従来の回路を介して送信されず、「空気から」の信号によって開くことができる検出器に変えられました。
量子トンネル。 画像出典: Daria Sokol、MIPT プレスサービス
この発見は、1990年代初頭に提案された物理学者のミハイル・ジャコノフ氏とミハイル・シュール氏のアイデアに基づいており、無線テラヘルツ技術の時代が近づくことになる。 これは、無線通信の速度が何倍にも向上し、レーダーとセキュリティ技術、電波天文学、医療診断がまったく新しいレベルに上昇することを意味します。
ロシアの物理学者のアイデアは、トンネルトランジスタは信号の増幅や復調のためではなく、「非線形関係により変調された信号をそれ自体で一連のビットまたは音声情報に変換するデバイス」として使用することが提案されたというものでした。電流と電圧の間。」 言い換えれば、トンネル効果はトランジスタのゲートにおける極めて低い信号レベルで発生する可能性があり、これによりトランジスタは非常に弱い信号からもトンネル電流（オープン）を開始することができます。
トランジスタを使用する古典的な方式が適さないのはなぜですか? テラヘルツ範囲に移行すると、既存のトランジスタのほとんどは必要な電荷を受け取る時間がなくなるため、トランジスタ上の微弱信号増幅器とそれに続く復調を備えた古典的な無線回路は効果がなくなります。 トランジスタを改良するか、これも一定の限界までは動作するか、まったく異なるものを提供する必要があります。 ロシアの物理学者はまさにこの「他者」を提案した。
テラヘルツ検出器としてのグラフェントンネルトランジスタ。 画像出典: Nature Communications
「トンネルトランジスタが低電圧に対して強力に応答するという考えは、約XNUMX年前から知られていた」と、研究著者の一人でフォトニクスセンターの二次元材料オプトエレクトロニクス研究室長は言う。 MIPTの二次元材料、ドミトリー・スヴィンツォフ。 「私たち以前には、トンネル トランジスタのこれと同じ特性がテラヘルツ検出器技術に使用できることに誰も気づきませんでした。」 科学者が証明しているように、「トランジスタが制御信号の低電力でうまく開閉すれば、空中からの弱い信号もうまく拾えるはずです。」
Nature Communications 誌に記載されているこの実験では、二層グラフェン上にトンネル トランジスタが作成されました。 実験では、トンネル モードでのデバイスの感度が古典的な転送モードよりも数桁高いことが示されました。 したがって、実験用トランジスタ検出器は、市場で入手可能な同様の超伝導体および半導体ボロメータと比べて感度が劣らないことが判明した。 この理論は、グラフェンがより純粋であればあるほど感度が高くなり、現代のテラヘルツ検出器の能力をはるかに超えることを示唆しており、これは進化ではなく、業界における革命です。
出所： 3dnews.ru