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(noticias nanowerk) Un grupo de investigación ha desarrollado un detector de ondas de terahercios rápido y altamente sensible que funciona a temperatura ambiente, allanando el camino para avances en el desarrollo de la tecnología 6G/7G de próxima generación.
Los detalles de su avance fueron publicados en la revista. Nanofotónica (“Lectura de puerta y efecto de rectificación 3D para mejorar enormemente la capacidad de respuesta de los detectores plasmónicos de terahercios de puerta asimétrica de doble rejilla”).
Las tesis centrales
Investigación
La mejora de las velocidades de comunicación actuales dependerá de las ondas de terahercios (THz). Las ondas de THz son ondas electromagnéticas en el rango de THz, que se encuentra entre las porciones de microondas e infrarrojas del espectro electromagnético y generalmente incluyen frecuencias de 300 gigahercios a 3 THz.
Sin embargo, la detección rápida y sensible de ondas de THz a temperatura ambiente es un desafío para los dispositivos semiconductores electrónicos o fotónicos convencionales.
Aquí es donde entran en juego los plasmones bidimensionales. En un transistor de efecto de campo semiconductor hay un canal de electrones bidimensional en el que existen cuantos de densidad de carga colectivos, es decir, plasmones bidimensionales. Estos plasmones son estados excitados de electrones que exhiben un comportamiento similar al de un líquido. Sus efectos de rectificación no lineal resultantes de este comportamiento similar al de un líquido y su rápida respuesta (no limitada por el tiempo de tránsito de los electrones) los convierten en un medio prometedor para detectar ondas de THz a temperatura ambiente.
«Descubrimos un efecto de rectificación plasmónica tridimensional en el detector de ondas THz», afirma Akira Satou, líder del grupo de investigación y profesor asociado del Instituto de Investigación de Comunicaciones Eléctricas (RIEC) de la Universidad de Tohoku. «El detector se basó en un transistor de fosfuro de indio con alta movilidad de electrones y nos permitió aumentar la sensibilidad de detección en más de un orden de magnitud mayor que los detectores convencionales basados en plasmones 2D».
El nuevo método de detección combinó el tradicional efecto de rectificación hidrodinámica no lineal vertical de los plasmones 2D con la adición de no linealidad de corriente de diodo vertical.
Además, se ha eliminado drásticamente la distorsión de la forma de onda causada por múltiples reflexiones de señales moduladas de alta velocidad, un problema crítico en los detectores convencionales basados en plasmones 2D.
Además de Satou, el grupo fue dirigido por el profesor especialmente designado Tetsuya Suemitsu del Centro de Incubación de Creación de Nuevas Industrias de la Universidad de Tohoku y por Hiroaki Minamide del Centro RIKEN de Fotónica Avanzada.
«Nuestro nuevo mecanismo de detección supera la mayoría de los cuellos de botella de los detectores tradicionales de ondas de terahercios», añade Satou. «De cara al futuro, esperamos aprovechar nuestros éxitos mejorando el rendimiento del dispositivo».
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