摘要：比勒费尔德大学及莱布尼茨固体与材料研究所德累斯顿分所（IFW Dresden）的物理学家们开发了一种方法，可利用超短光脉冲控制原子厚度的半导体。

研究人员使用纳米级天线将太赫兹光转换为强度可达每厘米数兆伏特的垂直电场

比勒费尔德大学及莱布尼茨固体与材料研究所德累斯顿分所（IFW Dresden）的物理学家们开发了一种方法，可利用超短光脉冲控制原子厚度的半导体。

这项研究发表于《自然·通讯》（Nature Communications），有望为以史无前例的速度直接受光控制的元件铺平道路。

研究人员利用专门设计的纳米级天线，将太赫兹光转换为原子厚度的半导体（如MoS2）中的垂直电场。这些电场的强度可达每厘米数兆伏特。

该项目的负责人、比勒费尔德大学物理学教授Dmitry Turchinovich解释道：“传统上，此类垂直电场（例如用于切换晶体管和其他电子设备）是通过电子门控施加的，但这种方法本质上受限于相对较慢的响应时间。我们的方法利用太赫兹光本身在半导体材料内部生成控制信号——这使得一种兼容工业、光驱动的超快光电技术成为可能，而此前这种技术尚不存在。”

超快材料控制

该技术可在一皮秒以内的时间尺度上实现对电子结构的实时控制。科学家们通过实验证实，可通过光脉冲选择性改变材料的光学和电子特性。

基础概念、实验实施与理论建模均由比勒费尔德大学完成。该研究主要作者、时任Turchinovich团队玛丽·居里研究员的Tomoki Hiraoka在这一项目中发挥了关键作用。Tomoki Hiraoka表示：“观察到仅通过太赫兹光脉冲即可诱导出如此强且相干的效应，是非常值得的。”

产生该效应所需的复杂3D-2D纳米天线由IFW Dresden的Andy Thomas领导的团队制造。Andy Thomas表示：“我们耗费了大量精力才开发出最佳器件——我们需制造并测试多种不同结构才能达到预期性能。”

研究人员认为，这项成果有望催生超快信号控制装置、电子开关和传感器。此类元件可用于数据传输、摄像头和激光系统。潜在应用领域包括通信系统、计算、成像和量子技术。

来源：雅时化合物半导体

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