Физичарите од Московскиот институт за физика и технологија со колегите од Московскиот државен педагошки универзитет и Универзитетот во Манчестер создадоа високо чувствителен детектор за терахерц зрачење врз основа на ефектот на тунелирање во графен. Всушност, тунелскиот транзистор со ефект на поле беше претворен во детектор, кој можеше да се отвори со сигнали „од воздухот“, а не да се пренесува преку конвенционални кола.
Квантно тунелирање. Извор на слика: Дарија Сокол, прес-служба на МИПТ
Откритието, кое се заснова на идеите на физичарите Михаил Дјаконов и Михаил Шур, предложени во раните 1990-ти, ја доближува ерата на безжичните терахерци технологии. Ова значи дека брзината на безжичните комуникации ќе се зголеми многукратно, а радарските и безбедносните технологии, радиоастрономијата и медицинската дијагностика ќе се издигнат на сосема ново ниво.
Идејата на руските физичари беше дека тунелскиот транзистор беше предложен да се користи не за засилување и демодулација на сигналот, туку како уред кој „сам по себе го претвора модулираниот сигнал во низа од битови или гласовни информации поради нелинеарната врска. помеѓу струја и напон“. Со други зборови, ефектот на тунелирање може да се појави на екстремно ниско ниво на сигнал на портата на транзисторот, што ќе му овозможи на транзисторот да иницира струја на тунелирање (отворен) дури и од многу слаб сигнал.
Зошто класичната шема за користење на транзистори не е соодветна? Кога се движите во опсегот на терахерци, повеќето постоечки транзистори немаат време да го примат потребното полнење, така што класичното радио коло со слаб засилувач на сигнал на транзистор проследено со демодулација станува неефикасно. Потребно е или да се подобрат транзисторите, кои исто така функционираат до одредена граница, или да се понуди нешто сосема друго. Руските физичари го предложија токму ова „друго“.
Транзистор од тунел од графин како терахерц детектор. Извор на слика: Nature Communications
„Идејата за силен одговор на тунелен транзистор на ниски напони е позната околу петнаесет години“, вели еден од авторите на студијата, раководител на лабораторијата за оптоелектроника на дводимензионални материјали во Центарот за фотоника. и дводимензионални материјали во MIPT, Дмитриј Свинцов. „Пред нас, никој не сфати дека истото својство на транзистор во тунел може да се користи во технологијата на терахерци детектори“. Како што утврдиле научниците, „ако транзистор добро се отвора и затвора при мала моќност на контролниот сигнал, тогаш треба да биде добар и за преземање слаб сигнал од воздухот“.
За експериментот, опишан во списанието Nature Communications, беше создаден тунелен транзистор на двослоен графен. Експериментот покажа дека чувствителноста на уредот во режим на тунел е неколку реда на големина поголема од онаа во класичниот транспортен режим. Така, експерименталниот детектор на транзистор се покажа дека не е полош по чувствителност од сличните суперпроводнички и полупроводнички болометри достапни на пазарот. Теоријата сугерира дека колку е почист графен, толку поголема ќе биде чувствителноста, што далеку ги надминува можностите на современите терахерцни детектори и тоа не е еволуција, туку револуција во индустријата.
Извор: 3dnews.ru