Ang mga physicist mula sa Moscow Institute of Physics and Technology kasama ang mga kasamahan mula sa Moscow State Pedagogical University at University of Manchester ay lumikha ng napakasensitibong terahertz radiation detector batay sa tunneling effect sa graphene. Sa katunayan, ang isang field-effect tunnel transistor ay naging isang detektor, na maaaring mabuksan ng mga signal "mula sa hangin", at hindi ipinadala sa pamamagitan ng maginoo na mga circuit.
Quantum tunneling. Pinagmulan ng larawan: Daria Sokol, MIPT press service
Ang pagtuklas, na batay sa mga ideya ng mga physicist na sina Mikhail Dyakonov at Mikhail Shur na iminungkahi noong unang bahagi ng 1990s, ay naglalapit sa panahon ng mga wireless na teknolohiyang terahertz. Nangangahulugan ito na ang bilis ng mga wireless na komunikasyon ay tataas nang maraming beses, at ang mga teknolohiya ng radar at seguridad, astronomiya ng radyo at mga medikal na diagnostic ay tataas sa isang bagong antas.
Ang ideya ng mga physicist ng Russia ay ang tunnel transistor ay iminungkahi na gamitin hindi para sa signal amplification at demodulation, ngunit bilang isang aparato na "sa kanyang sarili ay lumiliko ang modulated signal sa isang pagkakasunud-sunod ng mga bit o impormasyon ng boses dahil sa nonlinear na relasyon. sa pagitan ng kasalukuyang at boltahe." Sa madaling salita, ang epekto ng tunneling ay maaaring mangyari sa napakababang antas ng signal sa gate ng transistor, na magpapahintulot sa transistor na magsimula ng tunneling current (bukas) kahit na mula sa isang napakahinang signal.
Bakit hindi angkop ang klasikong pamamaraan ng paggamit ng mga transistor? Kapag lumipat sa hanay ng terahertz, karamihan sa mga umiiral na transistor ay walang oras upang matanggap ang kinakailangang singil, kaya ang klasikong circuit ng radyo na may mahinang signal amplifier sa isang transistor na sinusundan ng demodulation ay nagiging hindi epektibo. Ito ay kinakailangan alinman upang mapabuti ang mga transistor, na gumagana din hanggang sa isang tiyak na limitasyon, o upang mag-alok ng isang bagay na ganap na naiiba. Iminungkahi ng mga pisikong Ruso ang "iba pa" na ito.
Graphene tunnel transistor bilang isang terahertz detector. Pinagmulan ng larawan: Nature Communications
"Ang ideya ng isang malakas na tugon ng isang tunnel transistor sa mababang boltahe ay kilala sa loob ng halos labinlimang taon," sabi ng isa sa mga may-akda ng pag-aaral, pinuno ng laboratoryo ng optoelectronics ng mga two-dimensional na materyales sa Center for Photonics at Two-Dimensional Materials sa MIPT, Dmitry Svintsov. "Bago sa amin, walang napagtanto na ang parehong pag-aari ng isang tunnel transistor ay maaaring gamitin sa terahertz detector technology." Tulad ng itinatag ng mga siyentipiko, "kung ang isang transistor ay bumukas at nagsasara nang maayos sa mababang kapangyarihan ng signal ng kontrol, dapat din itong mahusay sa pagkuha ng mahinang signal mula sa hangin."
Para sa eksperimento, na inilarawan sa journal Nature Communications, isang tunnel transistor ang ginawa sa bilayer graphene. Ipinakita ng eksperimento na ang sensitivity ng device sa tunnel mode ay ilang order ng magnitude na mas mataas kaysa sa classical na transport mode. Kaya, ang pang-eksperimentong transistor detector ay lumabas na hindi mas masahol sa pagiging sensitibo kaysa sa mga katulad na superconductor at semiconductor bolometer na magagamit sa merkado. Ang teorya ay nagmumungkahi na ang mas dalisay na graphene, mas mataas ang sensitivity, na higit na lumalampas sa mga kakayahan ng mga modernong terahertz detector, at ito ay hindi isang ebolusyon, ngunit isang rebolusyon sa industriya.
Pinagmulan: 3dnews.ru