Возможность существования двумерных кристаллов теоретически обоснована еще в 30-е годы ХХ века, но только в 2004 году эта теория была подтверждена практикой в экспериментах по получению двумерного углерода (графена), выполненных сотрудниками нидерландского Университета Неймегена А. К. Геймом и К. С. Новоселовым (выпускниками МФТИ, которые после присуждения им Нобелевской премии в 2010 году получили от английской королевы рыцарский титул «сэр», поскольку к тому времени они уже были членами Лондонского королевского общества).
Экзотический графен довольно быстро нашел массу применений, правда, по большей части в лабораторных образцах. Некоторые из них вполне могут стать началом «локальных технологических революций» в электронике и фотонике, одной из которых является создание фотоприемников терагерцового диапазона частот, разрабатываемых с 2010 года. Этот диапазон включает уже ставшие привычными (по крайней мере, «в разговорах») гигагерцовые частоты - от 300 ГГц до 3000 ГГц (0,3-3 ТГц), соответствующие, длинам электромагнитных волн 1-0,1 мм, в связи с чем этот интервал называют «субмиллиметровым». Использование терагерцового радиоизлучения позволяет повысить пропускную способность беспроводных каналов связи по сравнению с применяемым в настоящее время гигагерцовым диапазоном частот (СВЧ-диапазоном), хотя этот показатель все же ниже, чем в самой длинноволновой части оптического диапазона - инфракрасной.
Начиная с первых образцов семилетней давности и до последних лабораторных моделей фотодетекторов, использующих графен, возможности преобразования ими принимаемых излучений терагерцового диапазона в электронные сигналы, которые могут обрабатываться в микропроцессорных устройствах, были далеки от применений в инженерных приложениях. И вот недавно ученые Технического университета Чалмерса (Швеция) сообщили о разработке первого коммерчески перспективного прототипа полевого транзистора, выращенного методом химического осаждения на пластиковой пленке, в котором канал между стоком и истоком выполнен из графена.
Детектирующие возможности этого прибора обеспечиваются нелинейной характеристикой графенового полевого транзистора, благодаря которой выполняется преобразование входящего терагерцового излучения, в напряжение, регистрируемое на контактах истока и стока, с амплитудой, пропорциональной мощности принимаемого излучения. Эксперименты, проведенные с гибким графеновым полевым транзистором, показали его способность детектировать излучение в диапазоне 0,33-0,5 ТГц, причем при экстремально малых величинах мощности излучения. Последняя особенность объясняется сочетанием высоких значений проводимости (выше, чем у меди и золота) и подвижности электронов (выше, чем у кремния).
Ближайшие перспективы коммерческого использования изобретения шведских ученых - оборудование беспроводных сетей, обеспечивающее ультравысокие скорости передачи данных, и «просвечивающие» системы, которые способны выполнять те же функции, что и рентген-аппараты, но при этом не оказывающие вредного ионизирующего воздействия на организм человека.
Комментарии
Отправить комментарий