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      新型T波探測(cè)器使用石墨烯中的電子海波
      
			
      
				2019-07-04 14:31:34
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      來自俄羅斯，英國，日本和意大利的一組研究人員創(chuàng)建了一個(gè)基于石墨烯的太赫茲探測(cè)器。該研究發(fā)表在Nature Communications上。
      

      任何用于無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)南到y(tǒng)都依賴于電磁波源和探測(cè)器，但它們不適用于各種波?，F(xiàn)有的太赫茲輻射源在微波和紅外光之間占據(jù)中間地帶，消耗太多功率或需要強(qiáng)烈冷卻。然而，T波有可能實(shí)現(xiàn)更快的Wi-Fi，新的醫(yī)療診斷方法以及使用射電望遠(yuǎn)鏡研究空間物體。
      

      新型T波探測(cè)器使用石墨烯中的電子海波
      

      現(xiàn)有太赫茲探測(cè)器效率低的原因是探測(cè)元件的尺寸，大約百萬分之一米的晶體管與太赫茲輻射的典型波長之間的不匹配，這是大約100倍。這導(dǎo)致波在沒有任何相互作用的情況下滑過檢測(cè)器。
      

      1996年，有人提出要解決這個(gè)問題，可以將入射波的能量壓縮成與探測(cè)器大小相當(dāng)?shù)捏w積。為此目的，探測(cè)器材料應(yīng)該支持一種特殊類型的“緊湊波”，稱為等離子體。它們代表了傳導(dǎo)電子和相關(guān)電磁場(chǎng)的集體運(yùn)動(dòng)，與風(fēng)暴入侵時(shí)與風(fēng)一起移動(dòng)的表面海浪不同。理論上，這種探測(cè)器的效率在波共振下進(jìn)一步增加。
      

      實(shí)施這樣的探測(cè)器證明比預(yù)期更難。在大多數(shù)半導(dǎo)體材料中，等離子體經(jīng)歷快速阻尼 - 即，由于電子與雜質(zhì)碰撞而導(dǎo)致它們消失。石墨烯被認(rèn)為是一種很有前途的出路，但直到最近，它還不夠清潔。
      

      該研究的作者提出了解決共振T波檢測(cè)長期存在的問題的解決方案。他們創(chuàng)造了一種光電探測(cè)器(圖1)，由雙層石墨烯制成，封裝在氮化硼晶體之間，并與太赫茲天線耦合。在這種夾層結(jié)構(gòu)中，雜質(zhì)被排出到石墨烯薄片的外部，使得等離子體能夠自由地傳播。由金屬引線限制的石墨烯片形成等離子體共振器，并且石墨烯的雙層結(jié)構(gòu)能夠在寬范圍內(nèi)進(jìn)行波速調(diào)節(jié)。
      

      事實(shí)上，該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開發(fā)出一種尺寸為幾微米的緊湊型太赫茲光譜儀，其諧振頻率通過電壓調(diào)諧來控制。物理學(xué)家還展示了他們的探測(cè)器在基礎(chǔ)研究中的潛力：通過測(cè)量探測(cè)器中各種頻率和電子密度的電流，可以揭示等離子體的特性。
      

      “我們的設(shè)備兼作敏感探測(cè)器和光譜儀在太赫茲范圍內(nèi)工作，它也是研究二維材料中等離子體的工具。所有這些都存在之前，但它們占據(jù)了整個(gè)光學(xué)平臺(tái)。相同的功能，十幾微米，“共同作者，莫斯科物理學(xué)院光電子二維材料實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人Dmitry Svintsov說。
      
			

			
        
      
			
      
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