Мәскеу физика-техникалық институтының физиктері Мәскеу мемлекеттік педагогикалық университеті мен Манчестер университетінің әріптестерімен графендегі туннельдік әсерге негізделген жоғары сезімтал терагерц сәулелену детекторын жасады. Шын мәнінде, далалық туннельдік транзистор әдеттегі тізбектер арқылы берілмейтін «ауадан» сигналдар арқылы ашылатын детекторға айналды.
Кванттық туннельдеу. Сурет көзі: Дарья Сокол, MIPT баспасөз қызметі
1990 жылдардың басында физиктер Михаил Дьяконов пен Михаил Шур ұсынған идеяларға негізделген жаңалық сымсыз терагерц технологияларының дәуірін жақындатады. Бұл сымсыз байланыстың жылдамдығы бірнеше есе артып, радар мен қауіпсіздік технологиялары, радиоастрономия және медициналық диагностика мүлдем жаңа деңгейге көтерілетінін білдіреді.
Орыс физиктерінің идеясы туннельдік транзисторды сигналды күшейту және демодуляциялау үшін емес, «сызықсыз байланыстың арқасында модуляцияланған сигналды разрядтар тізбегіне немесе дауыстық ақпаратқа өздігінен айналдыратын құрылғы ретінде пайдалану ұсынылды». ток пен кернеу арасындағы». Басқаша айтқанда, туннельдік әсер транзистордың қақпасында өте төмен сигнал деңгейінде пайда болуы мүмкін, бұл транзисторға тіпті өте әлсіз сигналдан туннельдік токты (ашық) бастауға мүмкіндік береді.
Неліктен транзисторларды пайдаланудың классикалық схемасы жарамсыз? Терагерц диапазонына көшу кезінде қолданыстағы транзисторлардың көпшілігінде қажетті зарядты алуға уақыт жоқ, сондықтан транзистордағы әлсіз сигнал күшейткіші бар классикалық радио схемасы, содан кейін демодуляциясы тиімсіз болады. Белгілі бір шекке дейін жұмыс істейтін транзисторларды жақсарту немесе мүлдем басқа нәрсе ұсыну керек. Орыс физиктері дәл осы «басқаны» ұсынды.
Графендік туннель транзисторы терагерц детекторы ретінде. Сурет көзі: Nature Communications
«Туннельдік транзистордың төмен кернеулерге күшті реакциясы туралы идея шамамен он бес жыл бойы белгілі», - дейді зерттеу авторларының бірі, Фотоника орталығындағы екі өлшемді материалдардың оптоэлектроника зертханасының меңгерушісі. және екі өлшемді материалдар MIPT, Дмитрий Свинцов. «Бізге дейін туннельдік транзистордың дәл осындай қасиетін терагерц детекторының технологиясында қолдануға болатынын ешкім түсінбеді». Ғалымдар анықтағандай, «егер транзистор басқару сигналының төмен қуатында жақсы ашылып, жабылса, ол ауадан әлсіз сигналды қабылдауда жақсы болуы керек».
Nature Communications журналында сипатталған эксперимент үшін қос қабатты графенде туннельдік транзистор жасалды. Эксперимент туннельдік режимдегі құрылғының сезімталдығы классикалық тасымалдау режиміне қарағанда бірнеше рет жоғары екенін көрсетті. Осылайша, тәжірибелік транзисторлық детектор нарықта бар ұқсас суперөткізгіш және жартылай өткізгіш болометрлерге қарағанда сезімталдығы жағынан жаман емес болып шықты. Теория графен неғұрлым таза болса, сезімталдық соғұрлым жоғары болады деп болжайды, бұл заманауи терагерц детекторларының мүмкіндіктерінен әлдеқайда асып түседі және бұл эволюция емес, саладағы революция.
Ақпарат көзі: 3dnews.ru