Il grafene è noto per la sua elevata conduttività elettrica, resistenza meccanica e flessibilità. L'impilamento di due strati di grafene con uno spessore di strato atomico produce grafene a doppio strato, che possiede eccellenti proprietà elettriche, meccaniche e ottiche. Pertanto, il grafene a doppio strato ha attirato molta attenzione e viene utilizzato in una serie di dispositivi di prossima generazione, compresi i computer quantistici.
Ma una complicazione alla loro applicazione nell’informatica quantistica si presenta sotto forma di misurazioni accurate degli stati dei bit quantistici. La maggior parte della ricerca ha utilizzato principalmente l’elettronica a bassa frequenza per superare questo problema. Tuttavia, per le applicazioni che richiedono misurazioni elettroniche più rapide e approfondimenti sulla rapida dinamica degli stati elettronici, è diventata evidente la necessità di strumenti di misurazione più rapidi e sensibili.
Ora, un gruppo di ricercatori dell’Università di Tohoku ha delineato miglioramenti alla riflettometria a radiofrequenza (RF) per ottenere una tecnica di lettura ad alta velocità. Sorprendentemente, la svolta prevede l’uso del grafene stesso. I dettagli del loro studio sono stati riportati nella rivista Physical Review Applied .
La riflettometria Rf funziona inviando segnali in radiofrequenza in una linea di trasmissione e quindi misurando i segnali riflessi per ottenere informazioni sui campioni. Ma nei dispositivi che utilizzano grafene a doppio strato, la presenza di una significativa capacità parassita nel circuito di misurazione porta a perdite RF e proprietà del risonatore non ottimali. Sebbene siano state esplorate varie tecniche per mitigare questo problema, si attendono ancora linee guida chiare per la progettazione dei dispositivi.
"Per aggirare questa carenza comune di riflettometria RF nel doppio strato di grafene, abbiamo impiegato un back-gate di grafite su microscala e un substrato di silicio non drogato", afferma Tomohiro Otsuka, autore corrispondente dell'articolo e professore associato presso l'Istituto avanzato per la ricerca sui materiali dell'Università di Tohoku (WPI). -AIMR).
"Abbiamo realizzato con successo buone condizioni di corrispondenza RF, calcolato numericamente la precisione della lettura e confrontato queste misurazioni con misurazioni di corrente continua per confermarne la coerenza. Ciò ci ha permesso di osservare i diamanti di Coulomb attraverso la riflettometria RF, un fenomeno che indica la formazione di punti quantici nella conduzione canale, guidato da potenziali fluttuazioni causate dalle bolle."
I miglioramenti proposti da Otsuka e dal suo team alla riflettometria RF forniscono importanti contributi allo sviluppo di dispositivi di prossima generazione come i computer quantistici e all'esplorazione delle proprietà fisiche utilizzando materiali bidimensionali, come il grafene.
Ulteriori informazioni: Tomoya Johmen et al, Riflettometria a radiofrequenza in dispositivi a doppio strato di grafene che utilizzano back-gate di grafite su microscala, Revisione fisica applicata (2023). DOI:10.1103/PhysRevApplied.20.014035
Informazioni sul giornale: Revisione fisica applicata
Fornito dall'Università di Tohoku
