二維導電系統(tǒng)內(nèi)新效應“浮出水面”
使制造更靈敏太赫茲探測器成為可能
科技日報北京5月26日電 （記者劉霞）英國和德國的科學家團隊發(fā)現(xiàn)，當二維電子系統(tǒng)暴露于太赫茲波中時，會產(chǎn)生一種新物理效應——“平面內(nèi)光電效應”。這一最新發(fā)現(xiàn)有望催生出更靈敏的太赫茲探測器，可廣泛應用于安全、醫(yī)學、通信等領域。相關研究近日發(fā)表于美國《科學進展》雜志。
研究負責人、英國劍橋大學卡文迪什實驗室半導體物理組負責人大衛(wèi)·里奇教授解釋道：“太赫茲波是介于微波和紅外輻射之間的一種電磁輻射，但我們目前缺乏廉價、高效、易用的太赫茲輻射源和探測器，阻礙了太赫茲技術(shù)的廣泛應用?！?/p>
里奇表示，如果上述問題得到解決，太赫茲輻射將在安全、材料科學、通信和醫(yī)學領域“大顯身手”。如太赫茲波可對肉眼看不到的癌組織成像，也可用于新一代安全快速的機場掃描儀，并實現(xiàn)超越最先進水平的更快無線通信等。
20多年來，里奇團隊一直在研究開發(fā)功能性太赫茲器件。在最新研究中，他們在測量一款新型太赫茲探測器的性能時，發(fā)現(xiàn)它顯示的信號比理論上預期的強得多。
研究人員解釋稱，造成這一現(xiàn)象的原因在于光與物質(zhì)相互作用的方式。在高頻率下，物質(zhì)以單粒子光子的形式吸收光，這一點首先由愛因斯坦提出，形成了量子力學的基礎，并解釋了光電效應。此前眾所周知的光電效應涉及入射光子從導電材料（金屬或半導體）釋放電子。在三維材料內(nèi)，電子可在紫外線或X射線范圍內(nèi)被光子射入真空，或在中紅外到可見光范圍內(nèi)釋放到電介質(zhì)中。
但這項研究的新穎之處在于，科學家們在高導電的二維電子氣體內(nèi)，發(fā)現(xiàn)了太赫茲范圍內(nèi)，類似于光電效應的量子光激發(fā)過程，他們將這種現(xiàn)象命名為“平面內(nèi)光電效應”。
研究負責人、劍橋大學三一學院瓦迪斯拉夫·米查洛博士表示，由“平面內(nèi)光電效應”入射的太赫茲輻射產(chǎn)生的光響應幅度遠遠高于迄今已知會產(chǎn)生太赫茲光響應的其他機制，因此，這種效應將使制造具有更高靈敏度的太赫茲探測器成為可能。