El grafeno es conocido por su alta conductividad eléctrica, resistencia mecánica y flexibilidad. Apilar dos capas de grafeno con un espesor de capa atómica produce grafeno bicapa, que posee excelentes propiedades eléctricas, mecánicas y ópticas. Como tal, el grafeno bicapa ha atraído una gran atención y se está utilizando en una gran cantidad de dispositivos de próxima generación, incluidas las computadoras cuánticas.
Pero una complicación para su aplicación en la computación cuántica viene en la forma de obtener mediciones precisas de los estados de los bits cuánticos. La mayoría de las investigaciones han utilizado principalmente electrónica de baja frecuencia para superar esto. Sin embargo, para las aplicaciones que exigen mediciones electrónicas más rápidas e información sobre la dinámica rápida de los estados electrónicos, se ha hecho evidente la necesidad de herramientas de medición más rápidas y sensibles.
Ahora, un grupo de investigadores de la Universidad de Tohoku ha delineado mejoras en la reflectometría de radiofrecuencia (rf) para lograr una técnica de lectura de alta velocidad. Sorprendentemente, el avance implica el uso del propio grafeno. Los detalles de su estudio fueron reportados en la revista Physical Review Applied. .
La reflectometría de Rf funciona enviando señales de radiofrecuencia a una línea de transmisión y luego midiendo las señales reflejadas para obtener información sobre las muestras. Pero en los dispositivos que emplean grafeno bicapa, la presencia de una capacitancia parásita significativa en el circuito de medición provoca fugas de RF y propiedades del resonador que no son óptimas. Si bien se han explorado varias técnicas para mitigar esto, aún se esperan pautas claras de diseño de dispositivos.
"Para evitar este déficit común de la reflectometría de RF en el grafeno bicapa, empleamos una puerta trasera de grafito a microescala y un sustrato de silicio sin dopar", dice Tomohiro Otsuka, autor correspondiente del artículo y profesor asociado en el Instituto Avanzado de Investigación de Materiales (WPI) de la Universidad de Tohoku. -AIMR).
"Obtuvimos con éxito buenas condiciones de coincidencia de RF, calculamos numéricamente la precisión de la lectura y comparamos estas mediciones con mediciones de corriente continua para confirmar su consistencia. Esto nos permitió observar diamantes de Coulomb a través de reflectometría de RF, un fenómeno que indica la formación de puntos cuánticos en la conducción. canal, impulsado por posibles fluctuaciones causadas por burbujas."
Las mejoras propuestas por Otsuka y su equipo a la reflectometría de RF proporcionan importantes contribuciones al desarrollo de dispositivos de próxima generación, como las computadoras cuánticas, y a la exploración de propiedades físicas utilizando materiales bidimensionales, como el grafeno.
Más información: Tomoya Johmen et al, Reflectometría de radiofrecuencia en dispositivos de grafeno bicapa que utilizan puertas traseras de grafito a microescala, Revisión física aplicada (2023). DOI:10.1103/PhysRevApplied.20.014035
Información de la revista: Revisión física aplicada
Proporcionado por la Universidad de Tohoku
