Fizikantë nga Instituti i Fizikës dhe Teknologjisë në Moskë me kolegë nga Universiteti Shtetëror Pedagogjik i Moskës dhe Universiteti i Mançesterit kanë krijuar një detektor rrezatimi terahertz shumë të ndjeshëm bazuar në efektin tunelues në grafen. Në fakt, një tranzistor tuneli me efekt në terren u shndërrua në një detektor, i cili mund të hapej me sinjale "nga ajri" dhe të mos transmetohej përmes qarqeve konvencionale.
Tuneli kuantik. Burimi i imazhit: Daria Sokol, shërbimi i shtypit i MIPT
Zbulimi, i cili u bazua në idetë e fizikantëve Mikhail Dyakonov dhe Mikhail Shur, të propozuara në fillim të viteve 1990, sjell më afër epokën e teknologjive terahertz me valë. Kjo do të thotë se shpejtësia e komunikimeve me valë do të rritet shumë herë dhe teknologjitë e radarit dhe sigurisë, radioastronomia dhe diagnostikimi mjekësor do të ngrihen në një nivel krejtësisht të ri.
Ideja e fizikantëve rusë ishte që transistori i tunelit u propozua të përdorej jo për përforcim dhe demodulim të sinjalit, por si një pajisje që "e kthen në vetvete sinjalin e moduluar në një sekuencë bitesh ose informacioni zanor për shkak të marrëdhënies jolineare. ndërmjet rrymës dhe tensionit.” Me fjalë të tjera, efekti i tunelit mund të ndodhë në një nivel jashtëzakonisht të ulët sinjali në portën e tranzitorit, gjë që do t'i lejojë transistorit të fillojë një rrymë tunelimi (të hapur) edhe nga një sinjal shumë i dobët.
Pse skema klasike e përdorimit të transistorëve nuk është e përshtatshme? Kur lëvizni në intervalin terahertz, shumica e transistorëve ekzistues nuk kanë kohë për të marrë ngarkesën e kërkuar, kështu që qarku klasik i radios me një përforcues të dobët të sinjalit në një transistor i ndjekur nga demodulimi bëhet i paefektshëm. Është e nevojshme ose të përmirësohen transistorët, të cilët gjithashtu funksionojnë deri në një kufi të caktuar, ose të ofrojnë diçka krejtësisht të ndryshme. Fizikanët rusë propozuan pikërisht këtë "tjetër".
Tranzistor tuneli grafeni si një detektor terahertz. Burimi i imazhit: Nature Communications
"Ideja e një reagimi të fortë të një tranzistor tuneli ndaj tensioneve të ulëta është e njohur për rreth pesëmbëdhjetë vjet," thotë një nga autorët e studimit, kreu i laboratorit të optoelektronikës së materialeve dydimensionale në Qendrën për Fotonikë. dhe Materiale Dy-Dimensionale në MIPT, Dmitry Svintsov. "Para nesh, askush nuk e kuptoi se e njëjta veti e një tranzistor tuneli mund të përdoret në teknologjinë e detektorëve terahertz." Siç kanë vërtetuar shkencëtarët, "nëse një transistor hapet dhe mbyllet mirë me fuqi të ulët të sinjalit të kontrollit, atëherë duhet të jetë i mirë edhe në marrjen e një sinjali të dobët nga ajri".
Për eksperimentin, të përshkruar në revistën Nature Communications, një tranzistor tuneli u krijua në grafen të dyfishtë. Eksperimenti tregoi se ndjeshmëria e pajisjes në modalitetin e tunelit është disa gradë më e lartë se ajo në mënyrën klasike të transportit. Kështu, detektori eksperimental i transistorit doli të ishte jo më i keq në ndjeshmëri sesa bolometrat e ngjashëm me superpërçues dhe gjysmëpërçues të disponueshëm në treg. Teoria sugjeron që sa më i pastër të jetë grafeni, aq më i lartë do të jetë ndjeshmëria, gjë që i tejkalon shumë aftësitë e detektorëve modernë terahertz dhe ky nuk është një evolucion, por një revolucion në industri.
Burimi: 3dnews.ru