科学探索|二维导电系统内新效应“浮出水面” 二维导电系统内新效应“浮出

英国和德国的科学家团队发现，当二维电子系统暴露于太赫兹波中时，会产生一种新物理效应——“平面内光电效应” 。这一最新发现有望催生出更灵敏的太赫兹探测器，可广泛应用于安全、医学、通信等领域。相关研究近日发表于美国《科学进展》杂志。

文章图片

研究负责人、英国剑桥大学卡文迪什实验室半导体物理组负责人大卫·里奇教授解释道：“太赫兹波是介于微波和红外辐射之间的一种电磁辐射，但我们目前缺乏廉价、高效、易用的太赫兹辐射源和探测器，阻碍了太赫兹技术的广泛应用。”
【科学探索|二维导电系统内新效应“浮出水面”】里奇表示，如果上述问题得到解决，太赫兹辐射将在安全、材料科学、通信和医学领域“大显身手” 。如太赫兹波可对肉眼看不到的癌组织成像，也可用于新一代安全快速的机场扫描仪，并实现超越最先进水平的更快无线通信等。
20多年来，里奇团队一直在研究开发功能性太赫兹器件。在最新研究中，他们在测量一款新型太赫兹探测器的性能时，发现它显示的信号比理论上预期的强得多。
研究人员解释称，造成这一现象的原因在于光与物质相互作用的方式。在高频率下，物质以单粒子光子的形式吸收光，这一点首先由爱因斯坦提出，形成了量子力学的基础，并解释了光电效应。此前众所周知的光电效应涉及入射光子从导电材料（金属或半导体）释放电子。在三维材料内，电子可在紫外线或X射线范围内被光子射入真空，或在中红外到可见光范围内释放到电介质中。
但这项研究的新颖之处在于，科学家们在高导电的二维电子气体内，发现了太赫兹范围内，类似于光电效应的量子光激发过程，他们将这种现象命名为“平面内光电效应” 。
研究负责人、剑桥大学三一学院瓦迪斯拉夫·米查洛博士表示，由“平面内光电效应”入射的太赫兹辐射产生的光响应幅度远远高于迄今已知会产生太赫兹光响应的其他机制，因此，这种效应将使制造具有更高灵敏度的太赫兹探测器成为可能。