物理学家从物理和技术的莫斯科研究所和同事从莫斯科国立师范大学和曼彻斯特大学已经创建了一个高度敏感的太赫兹辐射探测器的基础上，在石墨烯的隧道效应。
该装置的灵敏度已经超过了基于半导体和超导体的商业上可用的类似物，这开辟了应用前景 石墨烯探测器 在无线通信，安全系统，射电天文学和医疗诊断。 这项研究的结果发表在Nature Communications杂志上。
无线网络中的信息传输是基于将连续高频波转换为信息片段比特序列。 这种技术被称为辐射调制。 为了更快地传输信息，需要增加调制频率。 然而，有必要同步地增加载波辐射的频率。 如果通常的FM收音机使用数百兆赫的频率的信号，那么Wi-Fi发射机的载波频率已经是大约五千兆赫，而对于5G一代的移动传输系统，这个频率达到二十千兆赫。 这远未达到极限，载波频率的进一步增加有望使数据传输速率成比例增加。 然而，检测频率在数百千兆赫或更高的信号变得越来越困难。
无线数据传输系统中使用的基本接收器由基于晶体管的弱信号放大器和解调器组成，该放大器从超高频信号中"提取"有用的比特序列。 这个方案，它起源于广播和电视的时代，在数百千兆赫的移动系统所需的频率变得无效。 事实是，大多数现有的晶体管没有时间在如此高的频率充电。
解决问题的"进化"方式是提高晶体管的速度。 纳米电子学领域的大多数专家都朝这个方向工作。 物理学家理论上在20世纪90年代初提出了一种"革命性"的方式来解决这个问题米哈伊尔*迪亚科诺夫报道 和米哈伊尔*舒尔报道 和实施-包括由一组作者在2018年。 该路径包括抑制晶体管的信号放大和抑制解调器。 晶体管仍然在电路中，但它的作用现在是不同的。 由于电流和电压之间的非线性关系，它将调制信号本身转换为一系列比特或语音信息。
在目前的工作中，作者证明，太赫兹信号的检测是非常有效的一种特殊类型的晶体管，这就是所谓的 隧道. 要了解其操作，只需回顾机电继电器的原理即可，其中向控制触点供应电流导致两个导体的机械连接和电流的发生。 在隧道晶体管中，向控制触点-栅极供应电压导致源极和沟道的能量水平连接，这反过来也导致电流流动。 隧道晶体管的一个显着特点是它对控制电压的敏感性非常强。 毕竟，能量水平的小"失谐"就足以中断量子力学隧道过程。 并且已经在控制门上的小电压能够"连接"电平并启动隧道电流。
创建的设备基于 双层石墨烯 -一种独特的材料，其中能量水平的位置（更严格-带结构）可以通过电压来控制。 这使得作者能够在单个设备内的经典和量子隧道传输模式之间切换，只需改变控制触点处的电压极性。 这种能力是一个经典的检测性能的精确比较极其重要的和 量子隧道晶体管.
实验表明，该装置在隧道模式下的灵敏度比经典传输模式下的相同值高出几个数量级。 探测器在噪声背景下检测到的最小信号已经与商业上可用的超导和半导体辐射计中的相同指标竞争。 然而，这不是极限：检测器的灵敏度可以进一步增加在"干净"的设备与残余杂质的低浓度。 通过目前的实验，开发的检测理论表明，"最佳"检测器的灵敏度可以高出一百倍。
本文提出的结果是几个科学团体之间成功合作的一个例子。 作者指出，这种工作形式使他们能够再次获得世界级的科学成果。 例如，早些时候，同样的科学家团队展示了石墨烯电子海中的波浪如何有助于发展 太赫兹技术.
这项研究得到了俄罗斯科学基金会（资助号16-19-10557）和俄罗斯基础研究基金会（资助号18-29-20116mk）的支持。
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