Физичари са Московског института за физику и технологију са колегама са Московског државног педагошког универзитета и Универзитета у Манчестеру створили су високо осетљив детектор терахерцног зрачења заснован на ефекту тунелирања у графену. У ствари, тунелски транзистор са ефектом поља претворен је у детектор, који се могао отворити сигналима „из ваздуха“, а не преносити кроз конвенционална кола.
Квантно тунелирање. Извор слике: Дариа Сокол, пресс служба МИПТ
Ово откриће, које је засновано на идејама физичара Михаила Дјаконова и Михаила Шура предложених почетком 1990-их, приближава еру бежичних терахерц технологија. То значи да ће се брзина бежичних комуникација вишеструко повећати, а радарске и безбедносне технологије, радиоастрономија и медицинска дијагностика ће се подићи на потпуно нови ниво.
Идеја руских физичара била је да је тунелски транзистор предложен да се користи не за појачавање и демодулацију сигнала, већ као уређај који „сама по себи претвара модулисани сигнал у низ битова или гласовних информација због нелинеарног односа. између струје и напона.” Другим речима, ефекат тунелирања може се десити на изузетно ниском нивоу сигнала на капији транзистора, што ће омогућити транзистору да покрене тунелску струју (отвори) чак и из веома слабог сигнала.
Зашто класична шема коришћења транзистора није прикладна? Приликом преласка на терахерц опсег, већина постојећих транзистора нема времена да прими потребно пуњење, тако да класично радио коло са слабим појачалом сигнала на транзистору праћено демодулацијом постаје неефикасно. Потребно је или побољшати транзисторе, који такође раде до одређене границе, или понудити нешто сасвим друго. Руски физичари су предложили управо ово „друго“.
Графенски тунелски транзистор као терахерц детектор. Извор слике: Натуре Цоммуницатионс
„Идеја о снажном одговору тунелског транзистора на ниске напоне позната је већ петнаестак година“, каже један од аутора студије, шеф лабораторије за оптоелектронику дводимензионалних материјала у Центру за фотонику. и дводимензионални материјали на МИПТ-у, Дмитриј Свинцов. „Пре нас нико није схватио да се ова иста особина тунелског транзистора може користити у технологији терахерц детектора. Као што су научници установили, „ако се транзистор добро отвара и затвара при малој снази контролног сигнала, онда би такође требало да буде добар у хватању слабог сигнала из ваздуха“.
За експеримент, описан у часопису Натуре Цоммуницатионс, направљен је тунелски транзистор на двослојном графену. Експеримент је показао да је осетљивост уређаја у тунелском режиму неколико редова величине већа од оне у класичном транспортном режиму. Тако се показало да експериментални транзисторски детектор није ништа лошији по осетљивости од сличних суперпроводничких и полупроводничких болометара доступних на тржишту. Теорија сугерише да што је графен чистији, то ће бити већа осетљивост, што далеко превазилази могућности савремених терахерц детектора, а ово није еволуција, већ револуција у индустрији.
Извор: 3дневс.ру