Графеновые транзисторы радикально новой структуры способны работать на терагерцовых скоростях
Разработанный исследователями графеновый
транзистор является первой в своем роде системой с бистабильными
характеристиками, что означает, что устройство может спонтанно или
вследствие внешнего воздействия переключаться между двумя электронными
состояниями. Такие устройства часто используются в качестве генераторов
электромагнитных волн терагерцового диапазона, высокочастотного
диапазона, лежащего в промежутке между высокочастотным радиоизлучением и
инфракрасным светом.
Бистабильность - это достаточно
распространенное физическое явление, когда колебательная система,
подобная маятнику, может находиться в одном из двух стабильных
состояний. Совсем небольшие внешние воздействия могут вызвать
переключение системы из одного состояния в другое. В новых графеновых
транзисторах этими состояниями являются пути, по которым движутся
электроны, несущие электрический заряд, при этом, переключение между
двумя состояниями транзистора может происходить весьма и весьма быстро,
триллионы раз в секунду.
Структура
нового транзистора состоит из двух слоев графена, разделенных
изолирующим слоем из нитрида бора, толщиной всего в несколько атомов.
Электронные облака каждого графенового слоя могут быть изменены с
помощью приложенного к электродам маленького электрического потенциала.
Определенная конфигурация приложенных электрических полей может
поместить электроны в состояние, в котором они могут перемещаться между
слоями на чрезвычайно высокой скорости.
Поскольку толщина
изолирующего слоя между двумя слоями графена крайне мала, электроны
могут перейти с одного графенового слоя на другой с помощью эффекта,
называемого квантовым туннелированием. Этот процесс приводит к быстрому
переносу электрического заряда, котороый можно инициировать и прервать
также с большой скоростью. Такие свойства структуры транзистора могут
служить для эффективной генерации высокочастотных электромагнитных волн.
В
настоящее время исследователи занимаются более подробным изучением
электрических характеристик созданного ими графенового транзистора,
который в отличие от обычных транзисторов может проводить электрический
ток в одном из двух направлений. Разрабатываемые исследователями
высокочастотные электронные схемы позволят вскоре использовать данные
транзисторы в качестве как традиционных усилителей электрических
сигналов, так и в качестве генераторов частоты терагерцового диапазона,
что обещает новому транзистору большое будущее.
