比勒费尔德和德累斯顿IFW利用太赫兹光控制半导体

摘要：比勒费尔德大学和德累斯顿莱布尼茨固体与材料研究所的研究人员利用超短太赫兹光脉冲展示了对二硫化钼等原子级薄半导体的控制。这项研究于 2025 年 6 月 5 日发表在《自然通讯》杂志上，详细介绍了一种利用纳米级天线在半导体内部产生垂直电场的方法，从而能够在不到一

比勒费尔德大学和德累斯顿莱布尼茨固体与材料研究所的研究人员利用超短太赫兹光脉冲展示了对二硫化钼等原子级薄半导体的控制。这项研究于 2025 年 6 月 5 日发表在《自然通讯》杂志上，详细介绍了一种利用纳米级天线在半导体内部产生垂直电场的方法，从而能够在不到一皮秒的时间尺度上进行控制。这种方法是通过合作实验实施和理论建模开发出来的，它为传统的电子门控提供了一种替代方案，并促进了光驱动的超快光电技术。该技术可以选择性地改变材料的光学和电子特性，可能会对数据传输、相机和激光系统产生影响。

二维半导体的太赫兹控制

比勒费尔德大学和德累斯顿莱布尼茨固体与材料研究所的研究人员展示了一种利用超短太赫兹光脉冲控制原子级厚度半导体的方法，该技术已发表在《自然通讯》杂志上。该方法利用电磁波谱中介于红外和微波之间的太赫兹辐射，并采用纳米级天线在二硫化钼（MoS2）等半导体内部产生垂直电场。该方法提供了一种在半导体材料内部实现太赫兹场效应的方法。

传统的开关晶体管垂直电场施加方法依赖于电子门控，而电子门控的响应时间相对较慢。相比之下，这项开发的技术利用太赫兹光直接在半导体内部产生控制信号，从而实现了光驱动的超快光电技术。实验结果证实，利用这些光脉冲可以选择性地改变材料的光学和电子特性。

必要的复杂3D2D纳米天线的制造由德累斯顿IFW完成，需要反复设计和测试才能达到预期的性能特征。比勒费尔德大学与德累斯顿IFW的此次合作，凸显了跨学科专业知识在纳米光电子技术发展中的重要性。太赫兹场效应的基本概念和理论模型由比勒费尔德大学开发。

纳米天线的制造与实验实现

该技术的实验实现了小于一皮秒（相当于万亿分之一秒）时间尺度的控制。这种快速控制是通过直接利用太赫兹光在半导体材料内产生控制信号来实现的，这与传统的电子门控方法截然不同。该研究展示了通过应用这些超短光脉冲选择性地改变材料光学和电子特性的能力。

实现太赫兹场效应所需的复杂三维二维纳米天线的制造由德累斯顿莱布尼茨固体与材料研究所（IFW Dresden）负责。该过程涉及大量的迭代设计和测试，以确保天线满足所需的性能规格。这项研究的合作性质将比勒费尔德大学的理论开发与德累斯顿莱布尼茨固体与材料研究所的天线制造相结合，凸显了跨学科合作在推进纳米光电子技术发展中的重要性。

这一进展有望催生超高速信号控制器件、电子开关和传感器，在数据传输、摄像头和激光系统等领域具有潜在应用。其潜在应用领域远不止这些，还包括通信系统、计算、成像和量子技术。