二维导电系统“表面”的新效应

一个由英国和德国科学家组成的团队发现，当二维电子系统暴露在太赫兹波下时，会产生一种新的物理效应——“面内光电效应”。这一最新发现有望催生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。相关研究最近发表在美国杂志《科学进展》上。

研究人员、剑桥大学卡文迪许实验室半导体物理组负责人大卫里奇教授解释说：“太赫兹波是一种介于微波和红外辐射之间的电磁辐射，但目前我们缺乏廉价、高效和易于使用的太赫兹辐射源和探测器，这阻碍了太赫兹技术的广泛应用。”

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、通信和医学等领域“大显身手”。例如，太赫兹波可以对肉眼不可见的癌症组织进行成像，还可以用于新一代安全快速的机场扫描仪，实现超越最先进水平的更快无线通信。

20多年来，里奇的团队一直在研发功能性太赫兹器件。在最新的研究中，当他们测量一种新的太赫兹探测器的性能时，他们发现它显示的信号比理论上预期的强得多。

研究人员解释说，这种现象的原因在于光与物质相互作用的方式。在高频下，物质以单粒子光子的形式吸收光，这是由爱因斯坦首先提出的，形成了量子力学的基础，解释了光电效应。以前，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。在三维材料中，电子可以通过紫外或X射线范围内的光子注入真空，或者在中红外到可见光范围内释放到电介质中。

然而，这项研究的新颖之处在于，科学家在高导电性的二维电子气体中发现了类似于太赫兹范围内光电效应的量子光激发过程。他们将这种现象命名为“面内光电效应”。

负责该项研究的剑桥大学三一学院的瓦迪斯拉夫米查洛(Vadislav Michalo)博士表示，通过“面内光电效应”入射的太赫兹辐射的光响应幅度远高于迄今已知的产生太赫兹光响应的其他机制。因此，这种效应将使制造灵敏度更高的太赫兹探测器成为可能。记者刘霞