러시아에서 특이한 초고감도 테라헤르츠 방사선 검출기가 만들어졌습니다.

모스크바 물리 기술 연구소의 물리학자들은 모스크바 주립 교육 대학 및 맨체스터 대학의 동료들과 함께 그래핀의 터널링 효과를 기반으로 매우 민감한 테라헤르츠 방사선 검출기를 만들었습니다. 실제로, 전계 효과 터널 트랜지스터는 "공기로부터의" 신호에 의해 열릴 수 있고 기존 회로를 통해 전송되지 않는 검출기로 바뀌었습니다.

양자 터널링. 이미지 출처: Daria Sokol, MIPT 언론 서비스

1990년대 초에 제안된 물리학자 미하일 디아코노프(Mikhail Dyakonov)와 미하일 슈르(Mikhail Shur)의 아이디어를 기반으로 한 이번 발견은 무선 테라헤르츠 기술의 시대를 앞당겼습니다. 이는 무선 통신 속도가 몇 배로 향상되고 레이더 및 보안 기술, 전파 천문학 및 의료 진단이 완전히 새로운 수준으로 향상될 것임을 의미합니다.

러시아 물리학자들의 생각은 터널 트랜지스터가 신호 증폭 및 복조가 아니라 "비선형 관계로 인해 변조된 신호를 일련의 비트 또는 음성 정보로 자체적으로 변환하는 장치"로 사용하도록 제안되었다는 것입니다. 전류와 전압 사이.” 즉, 터널링 효과는 트랜지스터 게이트의 매우 낮은 신호 레벨에서 발생할 수 있으며, 이로 인해 트랜지스터는 매우 약한 신호에서도 터널링 전류(개방)를 시작할 수 있습니다.

트랜지스터를 사용하는 고전적인 방식이 적합하지 않은 이유는 무엇입니까? 테라헤르츠 범위로 이동하면 대부분의 기존 트랜지스터는 필요한 전하를 수신할 시간이 없으므로 트랜지스터에 약한 신호 증폭기와 복조를 적용한 기존 무선 회로는 효과가 없게 됩니다. 특정 한계까지 작동하는 트랜지스터를 개선하거나 완전히 다른 것을 제공하는 것이 필요합니다. 러시아 물리학자들은 바로 이 "타자"를 제안했습니다.

테라헤르츠 검출기로서의 그래핀 터널 트랜지스터. 이미지 출처: 네이처 커뮤니케이션즈

"저전압에 대한 터널 트랜지스터의 강한 반응에 대한 아이디어는 약 XNUMX년 ​​동안 알려져 왔습니다."라고 포토닉스 센터의 XNUMX차원 재료 광전자 공학 연구소 소장인 연구 저자 중 한 명이 말했습니다. MIPT의 XNUMX차원 재료, Dmitry Svintsov. "우리 이전에는 터널 트랜지스터의 이와 ​​동일한 특성이 테라헤르츠 검출기 기술에 사용될 수 있다는 것을 아무도 깨닫지 못했습니다." 과학자들이 확립한 바와 같이, "트랜지스터가 제어 신호의 낮은 전력에서 잘 열리고 닫히면 공기로부터 약한 신호를 포착하는 데에도 능숙해야 합니다."

Nature Communications 저널에 설명된 실험을 위해 이중층 그래핀 위에 터널 트랜지스터가 만들어졌습니다. 실험을 통해 터널 모드의 장치 감도가 기존 전송 모드의 감도보다 몇 배 더 높은 것으로 나타났습니다. 따라서 실험적인 트랜지스터 검출기는 시중에 판매되는 유사한 초전도체 및 반도체 볼로미터보다 감도가 나쁘지 않은 것으로 나타났습니다. 이론에 따르면 그래핀이 순수할수록 감도가 높아져 현대 테라헤르츠 검출기의 성능을 훨씬 능가하며 이는 진화가 아니라 업계의 혁명입니다.

출처 : 3dnews.ru