Российские ученые приблизили терагерцовую эпоху

Российские ученые приблизили терагерцовую эпоху

Физики Московского физико-технического института с коллегами из Московского педагогического государственного университета и университета Манчестера создали высокочувствительный детектор терагерцового излучения на основе туннельного эффекта в графене. Чувствительность устройства уже превосходит коммерчески доступные аналоги на основе полупроводников и сверхпроводников, что открывает перспективы приложений графенового детектора в беспроводных коммуникациях, системах безопасности, радиоастрономии и медицинской диагностике.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications. Если привычное FM-радио использует сигналы на частотах в сотни мегагерц, то несущая частота Wi-Fi-передатчика составляет уже около пяти гигагерц, а для мобильных систем передачи поколения 5G эта частота доходит до двадцати гигагерц. Это далеко не предел, и дальнейшее повышение несущей частоты сулит пропорциональное увеличение скорости передачи данных. Однако улавливать сигналы с частотами в сотни гигагерц (т.е. в терагерцовой области) становится все труднее и труднее.

«Революционный» путь решения проблемы был теоретически предложен в начале 1990-х годов физиками Михаилом Дьяконовым и Михаилом Шуром, и реализован — в 2018 году. В нынешней работе авторы доказали, что детектирование терагерцового сигнала очень эффективно в особом типе транзистора, который называется туннельным. В туннельном транзисторе подача напряжения на управляющий контакт – затвор – приводит к протеканию тока. Отличительной чертой туннельного транзистора является его очень сильная чувствительность к управляющему напряжению. И уже небольшое напряжение на управляющем затворе способно инициировать туннельный ток. Созданный прибор основан на двухслойном графене —материале, в котором положением энергетических уровней можно управлять с помощью электрического напряжения. Эксперимент показал, что чувствительность устройства в туннельном режиме на несколько порядков превосходит аналогичную величину в режиме классического транспорта.

За подобными сообщениями пристально следят в ОКБ «АСТРОН». Мы уже писали, что АО «ОКБ «АСТРОН» созданы малогабаритные пассивные терагерцовые комплексы THERZ-7A и «Биоскан-4» для обнаружения предметов, скрытых под одеждой. Системы работают на основе пассивного терагерцового сканера, который обнаруживает скрытые объекты, проводя различие между естественной энергией человеческого тела в терагерцовом диапазоне и энергией неживых предметов, таких как взрывчатые вещества, оружие или контрабанда, даже если они спрятаны под одеждой. Сотрудники «ОКБ «Астрон» в настоящее время изучают эти работы хорошо знакомых им авторов, с тем, чтобы оценить практическую применимость разработки.

По материалам naked-science.ru