莫斯科物理技术研究所的物理学家与莫斯科国立师范大学和曼彻斯特大学的同事基于石墨烯的隧道效应创建了一种高灵敏度的太赫兹辐射探测器。 事实上，场效应隧道晶体管被变成了探测器，它可以通过“来自空气”的信号打开，而不是通过传统电路传输。
量子隧道效应。 图片来源：Daria Sokol，MIPT 新闻服务
这一发现基于物理学家 Mikhail Dyakonov 和 Mikhail Shur 在 1990 世纪 XNUMX 年代初提出的想法，拉近了无线太赫兹技术的时代。 这意味着无线通信的速度将提高许多倍，雷达和安全技术、射电天文学和医疗诊断将上升到一个全新的水平。
俄罗斯物理学家的想法是，提出隧道晶体管不用于信号放大和解调，而是作为一种“由于非线性关系，本身将调制信号转变为比特序列或语音信息”的装置。电流和电压之间。” 换句话说，隧道效应可以在晶体管栅极的极低信号电平下发生，这将允许晶体管即使在非常弱的信号下也能启动隧道电流（开路）。
为什么使用晶体管的经典方案不适合？ 当进入太赫兹范围时，大多数现有晶体管没有时间接收所需的电荷，因此在晶体管上配备弱信号放大器并随后进行解调的经典无线电电路变得无效。 有必要改进晶体管（其工作也达到一定限度），或者提供完全不同的东西。 俄罗斯物理学家提出的正是这个“他者”。
作为太赫兹探测器的石墨烯隧道晶体管。 图片来源：自然通讯
该研究的作者之一、光子学中心二维材料光电子学实验室负责人表示：“隧道晶体管对低电压有强烈响应的想法已经为人所知大约十五年了。”和 MIPT 的二维材料，Dmitry Svintsov。 “在我们之前，没有人意识到隧道晶体管的这种相同特性可以用于太赫兹探测器技术。” 正如科学家们所证实的那样，“如果晶体管在控制信号的低功率下良好地打开和关闭，那么它也应该善于从空气中接收微弱的信号。”
在《自然通讯》杂志上描述的实验中，在双层石墨烯上创建了隧道晶体管。 实验表明，隧道模式下器件的灵敏度比经典传输模式下的灵敏度高几个数量级。 因此，实验晶体管探测器的灵敏度并不比市场上类似的超导体和半导体测辐射热计差。 该理论认为，石墨烯越纯净，灵敏度就会越高，这远远超过了现代太赫兹探测器的能力，这不是一种进化，而是行业的一场革命。
来源： 3dnews.ru