英國和德國的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)二維電子系統(tǒng)暴露于太赫茲波中時(shí)，會產(chǎn)生一種新物理效應(yīng)——“平面內(nèi)光電效應(yīng)”。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(yīng)用于安全、醫(yī)學(xué)、通信等領(lǐng)域。相關(guān)研究近日發(fā)表于美國《科學(xué)進(jìn)展》雜志。

研究負(fù)責(zé)人、英國劍橋大學(xué)卡文迪什實(shí)驗(yàn)室半導(dǎo)體物理組負(fù)責(zé)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(jià)、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(yīng)用。”

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(xué)、通信和醫(yī)學(xué)領(lǐng)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(jī)場掃描儀，并實(shí)現(xiàn)超越最先進(jìn)水平的更快無線通信等。

20多年來，里奇團(tuán)隊(duì)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(shí)，發(fā)現(xiàn)它顯示的信號比理論上預(yù)期的強(qiáng)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(diǎn)首先由愛因斯坦提出，形成了量子力學(xué)的基礎(chǔ)，并解釋了光電效應(yīng)。此前眾所周知的光電效應(yīng)涉及入射光子從導(dǎo)電材料(金屬或半導(dǎo)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(xiàng)研究的新穎之處在于，科學(xué)家們在高導(dǎo)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(yīng)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(yīng)”。

研究負(fù)責(zé)人、劍橋大學(xué)三一學(xué)院瓦迪斯拉夫·米查洛博士表示，由“平面內(nèi)光電效應(yīng)”入射的太赫茲輻射產(chǎn)生的光響應(yīng)幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于迄今已知會產(chǎn)生太赫茲光響應(yīng)的其他機(jī)制，因此，這種效應(yīng)將使制造具有更高靈敏度的太赫茲探測器成為可能。 (記者劉霞)