莫斯科物理技術研究所的物理學家與莫斯科國立師範大學和曼徹斯特大學的同事基於石墨烯的隧道效應創建了一種高靈敏度的太赫茲輻射探測器。 事實上，場效應隧道電晶體被變成了探測器，它可以透過「來自空氣」的訊號打開，而不是透過傳統電路傳輸。
量子穿隧效應。 圖片來源：Daria Sokol，MIPT 新聞服務
這項發現是基於物理學家 Mikhail Dyakonov 和 Mikhail Shur 在 1990 年代初提出的想法，拉近了無線太赫茲技術的時代。 這意味著無線通訊的速度將提高許多倍，雷達和安全技術、射電天文學和醫療診斷將上升到一個全新的水平。
俄羅斯物理學家的想法是，提出隧道電晶體不用於訊號放大和解調，而是作為一種「由於非線性關係，本身將調製訊號轉變為位元序列或語音訊息」的裝置。電流和電壓之間。” 換句話說，隧道效應可以在電晶體閘極的極低訊號電平下發生，這將允許電晶體即使在非常弱的訊號下也能啟動隧道電流（開路）。
為什麼使用電晶體的經典方案不適合？ 當進入太赫茲範圍時，大多數現有電晶體沒有時間接收所需的電荷，因此在晶體管上配備弱訊號放大器並隨後進行解調的經典無線電電路變得無效。 有必要改進晶體管（其工作也達到一定限度），或提供完全不同的東西。 俄國物理學家提出的正是這個「他者」。
作為太赫茲探測器的石墨烯穿隧電晶體。 圖片來源：自然通訊
研究的作者之一、光子學中心二維材料光電子學實驗室負責人表示：「隧道晶體管對低電壓有強烈響應的想法已經為人所知大約十五年了。」和MIPT 的二維材料， Dmitry Svintsov。 “在我們之前，沒有人意識到隧道電晶體的這種相同特性可以用於太赫茲探測器技術。” 正如科學家所證實的那樣，“如果晶體管在控制信號的低功率下良好地打開和關閉，那麼它也應該善於從空氣中接收微弱的信號。”
在《自然通訊》雜誌上描述的實驗中，在雙層石墨烯上創建了隧道晶體管。 實驗表明，隧道模式下裝置的靈敏度比經典傳輸模式下的靈敏度高幾個數量級。 因此，實驗電晶體偵測器的靈敏度並不比市面上類似的超導體和半導體測輻射熱計差。 該理論認為，石墨烯越純淨，靈敏度就會越高，這遠遠超過了現代太赫茲探測器的能力，這不是一種進化，而是產業的革命。
來源： 3dnews.ru