Moskova Fizik ve Teknoloji Enstitüsü'nden fizikçiler, Moskova Devlet Pedagoji Üniversitesi ve Manchester Üniversitesi'nden meslektaşlarıyla birlikte, grafendeki tünel etkisine dayanan son derece hassas bir terahertz radyasyon dedektörü yarattılar. Aslında alan etkili bir tünel transistörü, geleneksel devreler aracılığıyla iletilmeyen ve "havadan gelen" sinyallerle açılabilen bir dedektöre dönüştürüldü.
Kuantum tünelleme. Resim kaynağı: Daria Sokol, MIPT basın servisi
Fizikçi Mikhail Dyakonov ve Mikhail Shur'un 1990'ların başında önerdiği fikirlere dayanan keşif, kablosuz terahertz teknolojileri çağını yaklaştırıyor. Bu, kablosuz iletişimin hızının kat kat artacağı, radar ve güvenlik teknolojilerinin, radyo astronomisinin ve tıbbi teşhisin yepyeni bir seviyeye yükseleceği anlamına geliyor.
Rus fizikçilerin fikri, tünel transistörünün sinyal amplifikasyonu ve demodülasyonu için değil, “doğrusal olmayan ilişki nedeniyle modüle edilmiş sinyali kendi başına bir bit dizisine veya ses bilgisine dönüştüren bir cihaz olarak kullanılması önerildi” akım ve voltaj arasında. Başka bir deyişle, tünelleme etkisi, transistörün kapısında son derece düşük bir sinyal seviyesinde meydana gelebilir ve bu, transistörün çok zayıf bir sinyalden bile bir tünelleme akımı (açık) başlatmasına olanak tanır.
Transistör kullanmanın klasik şeması neden uygun değil? Terahertz aralığına geçerken, mevcut transistörlerin çoğunun gerekli yükü alacak zamanı yoktur, bu nedenle bir transistör üzerinde zayıf bir sinyal yükselticisinin ardından demodülasyonun yapıldığı klasik radyo devresi etkisiz hale gelir. Belli bir limite kadar çalışan transistörleri de geliştirmek ya da bambaşka bir şey sunmak gerekiyor. Rus fizikçiler tam olarak bu “ötekini” önerdiler.
Terahertz dedektörü olarak grafen tüneli transistörü. Resim kaynağı: Nature Communications
Çalışmanın yazarlarından biri olan Fotonik Merkezi'ndeki iki boyutlu malzemelerin optoelektroniği laboratuvarının başkanı, "Bir tünel transistörünün düşük voltajlara güçlü bir tepki vermesi fikri yaklaşık on beş yıldır biliniyor" diyor ve MIPT'de İki Boyutlu Malzemeler, Dmitry Svintsov. "Bizden önce kimse tünel transistörünün bu özelliğinin terahertz dedektör teknolojisinde kullanılabileceğini anlamamıştı." Bilim adamlarının tespit ettiği gibi, "eğer bir transistör düşük kontrol sinyali gücünde iyi bir şekilde açılıp kapanıyorsa, o zaman havadan gelen zayıf bir sinyali alma konusunda da iyi olmalıdır."
Nature Communications dergisinde açıklanan deney için çift katmanlı grafen üzerinde bir tünel transistörü oluşturuldu. Deney, cihazın tünel modundaki hassasiyetinin, klasik taşıma moduna göre birkaç kat daha yüksek olduğunu gösterdi. Böylece, deneysel transistör dedektörünün hassasiyet açısından piyasada bulunan benzer süper iletken ve yarı iletken bolometrelerden daha kötü olmadığı ortaya çıktı. Teori, grafenin ne kadar saf olursa duyarlılığın da o kadar yüksek olacağını, bunun da modern terahertz dedektörlerin yeteneklerini çok aşacağını ve bunun bir evrim değil, endüstride bir devrim olduğunu öne sürüyor.
Kaynak: 3dnews.ru