Ultimate magazine theme for WordPress.

ردیاب گرافن قطبش نور THz را نشان می دهد

0

ردیاب گرافن قطبش نور THz را نشان می دهد

 

ردیاب گرافن قطبش نور THz را نشان می دهد
ارائه هنرمند از تداخل سنج تراه هرتز حساس به فاز. اعتبار: داریا سوکول / MIPT

ردیاب گرافن قطبش نور THz را نشان می دهد فیزیکدانان یک آشکارساز باند پهن از اشعه تراهرتز بر اساس گرافن ایجاد کرده اند. این دستگاه قابلیت استفاده در سیستم های ارتباطی و انتقال اطلاعات نسل بعدی ، تجهیزات امنیتی و پزشکی را دارد. این مطالعه در ACS Nano Letters منتشر شد.

دانشکده ها :  ردیاب متکی بر تداخل امواج پلاسما . تداخل به همین دلیل زمینه ساز بسیاری از کاربردهای فناوری و پدیده های روزمره است. صدای آلات موسیقی را تعیین می کند و باعث ایجاد رنگین کمان در حباب های صابون ، همراه با بسیاری از جلوه های دیگر می شود. تداخل امواج الکترومغناطیسی توسط دستگاه های طیفی مختلفی که برای تعیین ترکیب شیمیایی ، فیزیکی و سایر خصوصیات اجسام استفاده می شود – از جمله اجسام بسیار دور مانند ستاره ها و کهکشان ها ، مهار می شود.

امواج پلاسما در فلزات و نیمه هادی ها اخیراً مورد توجه محققان و مهندسان قرار گرفته است. مانند امواج صوتی آشنا تر ، موج هایی که در پلاسما رخ می دهند نیز امواج چگالی هستند ، اما شامل حامل های بار: الکترون ها و حفره ها هستند. تغییر چگالی محلی آنها باعث بوجود آمدن یک میدان الکتریکی می شود ، که حامل های دیگر بار را هنگام انتشار از طریق مواد ، جابجا می کند. این شبیه نحوه شیب فشار یک موج صوتی است که گاز یا ذرات مایع را در یک منطقه همیشه در حال گسترش تحت فشار قرار می دهد. با این حال ، امواج پلاسما در هادی های معمولی به سرعت از بین می روند.

همانطور که گفته شد ، هادی های دو بعدی امواج پلاسما را قادر می سازند تا در فواصل نسبتاً زیادی بدون تضعیف منتشر شوند. بنابراین مشاهده تداخل آنها ، بدست آوردن اطلاعات زیادی در مورد خصوصیات الکترونیکی ماده مورد نظر ، امکان پذیر است. پلاسمونیک مواد ۲-D به عنوان یک زمینه بسیار پویا از فیزیک ماده چگال پدید آمده است.

طی ۱۰ سال گذشته ، دانشمندان راهی طولانی را در شناسایی تابش THz با دستگاه های مبتنی بر گرافن طی کرده اند. محققان مکانیسم های برهم کنش موج T با گرافن را کشف کرده و آشکارسازهای نمونه اولیه را ایجاد کرده اند ، که ویژگی های آنها با سایر دستگاه ها با مشخصات دستگاه های مشابه برابری می کند.

ردیاب گرافن قطبش نور THz را نشان می دهد
شکل ۱٫ ورودی (a) نمای بالایی از دستگاه را نشان می دهد ، در حالی که منطقه حساس در (b) بزرگ شده است. برچسب های S ، D و TG نشانگر منبع ، تخلیه و دروازه بالایی است. یک قسمت جانبی آشکارساز در (c) نشان داده شده است. ۱۰۰۰ نانومتر (نانومتر) در یک میکرومتر (μm) وجود دارد. اعتبار: داریا سوکول / MIPT

با این حال ، مطالعات تاکنون جزئیات فعل و انفعال آشکارساز با اشعه T مشخص قطبی را بررسی نکرده است. گفته شد ، دستگاه های حساس به قطبش امواج در بسیاری از برنامه ها قابل استفاده هستند. مطالعه گزارش شده در این داستان نشان داد که چگونه پاسخ آشکارساز به قطبش تابش حادثه بستگی دارد. نویسندگان آن نیز توضیح داده اند که چرا اینگونه است.

یکی از نویسندگان این مطالعه Yakov Matyushkin از آزمایشگاه MIPT آزمایشگاه مواد نانوکربن اظهار داشت: “این آشکارساز از ویفر سیلیکونی به عرض ۴ در ۴ میلی متر و یک قطعه کوچک گرافن به اندازه ۲ در ۵ هزارم میلی متر تشکیل شده است. به دو پد تماس مسطح ساخته شده از طلا متصل شده است ، که شکل پاپیونی آنها آشکارساز را به قطبش و مرحله تابش تابشی حساس می کند.علاوه بر این ، لایه گرافن با یک لایه غیر رسانای اکسید آلومینیوم با یک تماس طلای دیگر نیز در بالا مواجه می شود. میان آنها ادغام می شود. “

در میکروالکترونیک ، این ساختار به عنوان ترانزیستور میدانی شناخته می شود ، که معمولاً از دو کناره کناری به عنوان منبع و تخلیه یاد می شود. مخاطب بالا یک دروازه نامیده می شود.

تابش تراهرتز نواری باریک از طیف الکترومغناطیسی بین مایکروویو و نور مادون قرمز دور است. از نظر کاربردها ، یکی از ویژگیهای مهم امواج T این است که آنها از طریق بافت زنده عبور می کنند و جذب جزئی می شوند اما باعث یونیزاسیون نمی شوند و به بدن آسیب نمی رسانند. به عنوان مثال ، تابش THz از اشعه X جدا می شود.

بر این اساس ، برنامه هایی که به طور سنتی برای اشعه T در نظر گرفته می شوند ، تشخیص پزشکی و غربالگری امنیتی هستند. آشکارسازهای THz در نجوم نیز استفاده می شوند. یکی دیگر از برنامه های نوظهور ، انتقال داده در فرکانس های THz است. این بدان معنی است که آشکارساز جدید می تواند در ایجاد استانداردهای ارتباطی نسل بعدی ۵G و ۶G مفید باشد.

ردیاب گرافن قطبش نور THz را نشان می دهد
شکل ۲٫ نمایش شماتیک انتشار موج پلاسما در کانال ترانزیستور. اعتبار: یاکوف ماتیوشکین و دیگران. / ACS Nano Letters

“تشعشع تراهرتز به یک نمونه آزمایشی ، به صورت متعامد به سطح آن هدایت می شود. این باعث ایجاد ولتاژ فتو در نمونه می شود که می تواند توسط دستگاه های اندازه گیری خارجی از طریق تماس های طلای آشکارساز انتخاب شود ،” رئیس آزمایشگاه مواد نانو کربن MIPT. “آنچه در اینجا بسیار مهم است این است که ماهیت سیگنال شناسایی شده چیست. در واقع می تواند متفاوت باشد و بسته به تعداد زیادی از پارامترهای داخلی و داخلی متفاوت است: هندسه نمونه ، فرکانس ، قطبش تابش و قدرت ، دما و غیره.”

قابل ذکر است ، آشکارساز جدید به نوع گرافن تولید شده در صنعت متکی است. گرافن به دو نوع وجود دارد: این ماده می تواند به صورت مکانیکی لایه برداری شود یا با رسوب بخار شیمیایی سنتز شود. نوع سابق از کیفیت بالاتر ، نقص و ناخالصی کمتری برخوردار است و رکورددار تحرک شارژ شارژ است که یک ویژگی مهم برای نیمه هادی ها است. با این حال ، این گرافن CVD است که امروزه این صنعت می تواند مقیاس پذیر تولید کند ، و آن را به عنوان ماده مورد علاقه برای دستگاه های با آرزوی تولید انبوه در آورد.

یکی دیگر از نویسندگان این مطالعه ، ماکسیم ریبین از MIPT و انستیتوی فیزیک عمومی پروخوروف آکادمی علوم روسیه ، مدیرعامل شرکت گرافن Rusgraphene است ، و او در مورد این فن آوری گفت: “واقعیت این بود که گرافن CVD که تداخل موج پلاسما را در آن مشاهده کردیم ، به این معنی است که چنین ردیاب های THz مبتنی بر گرافن برای تولید صنعتی مناسب هستند. تا آنجا که می دانیم ، این اولین مشاهده از تداخل موج پلاسما در CVD است گرافن تاکنون ، بنابراین تحقیقات ما کاربردهای صنعتی بالقوه این ماده را گسترش داده است.”

این تیم نشان داد که ماهیت واکنش عکس آشکارساز جدید با تداخل موج پلاسما در کانال ترانزیستور ارتباط دارد. انتشار موج از دو انتهای مخالف کانال آغاز می شود و هندسه خاص آنتن ، دستگاه را به قطبش و فاز تابش شناسایی شده حساس می کند. این ویژگی ها به این معنی است که آشکارساز می تواند در ساخت سیستم های ارتباطی و انتقال اطلاعات که در فرکانس های THz و sub-THz کار می کنند مفید باشد.

تحقیق گزارش شده در این داستان با همکاری محققان آزمایشگاه MIPT آزمایشگاه مواد نانوکربنی و همکاران آنها از دانشگاه آموزشی دولتی مسکو ، موسسه Ioffe آکادمی علوم روسیه و دانشگاه رگنسبورگ آلمان انجام شد این تحقیق توسط بنیاد تحقیقات اساسی روسیه و وزارت علوم و آموزش عالی روسیه پشتیبانی شد.

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.