據(jù)Scitech daily報(bào)道，近日，來(lái)自德國(guó)比勒費(fèi)爾德大學(xué)（Bielefeld University）和萊布尼茲固體與材料研究所（IFW Dresden）的物理學(xué)家們發(fā)布了一項(xiàng)重大研究成果，展示了如何利用超短光脈沖在一皮秒的時(shí)間內(nèi)控制原子級(jí)厚度的半導(dǎo)體。這項(xiàng)研究發(fā)表于《自然通訊》（Nature Communications）期刊，標(biāo)志著納米電子學(xué)領(lǐng)域的一次重大突破，有望推動(dòng)以光為控制機(jī)制、以極高速度運(yùn)行的光電元件的發(fā)展，為下一代技術(shù)打開(kāi)大門(mén)。

報(bào)道稱(chēng)，該研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)設(shè)計(jì)納米級(jí)天線來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，該天線將太赫茲光轉(zhuǎn)換為二硫化鉬 （MoS?） 等原子薄材料中的垂直電場(chǎng)。太赫茲輻射落在紅外和微波頻率之間的電磁頻譜中。由于采用了新穎的天線設(shè)計(jì)，產(chǎn)生的電場(chǎng)可以達(dá)到每厘米幾兆伏的強(qiáng)度。

“傳統(tǒng)上，這種垂直電場(chǎng)，例如用于切換晶體管和其他電子設(shè)備，是使用電子門(mén)控來(lái)應(yīng)用的，但這種方法從根本上局限于相對(duì)較慢的響應(yīng)時(shí)間，”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、比勒費(fèi)爾德大學(xué)物理學(xué)教授 Dmitry Turchinovich 博士解釋道。“我們的方法使用太赫茲光本身在半導(dǎo)體材料內(nèi)產(chǎn)生控制信號(hào)——從而實(shí)現(xiàn)了迄今為止無(wú)法實(shí)現(xiàn)的行業(yè)兼容、光驅(qū)動(dòng)、超快光電技術(shù)。”

該技術(shù)允許在小于一皮秒（即萬(wàn)億分之一秒）的時(shí)間尺度上實(shí)時(shí)控制電子結(jié)構(gòu)。科學(xué)家們能夠通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，可以使用光脈沖選擇性地改變材料的光學(xué)和電子特性。

據(jù)介紹，該基本概念以及實(shí)驗(yàn)實(shí)施和理論建模是在比勒費(fèi)爾德大學(xué)開(kāi)發(fā)的。該研究的主要作者、圖爾奇諾維奇教授小組的瑪麗·斯克沃多夫斯卡居里研究員平岡智樹(shù)博士在該項(xiàng)目中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。“看到純粹由太赫茲光脈沖引起的如此強(qiáng)烈和連貫的效果是非常有益的，”Tomoki Hiraoka 說(shuō)。

產(chǎn)生這種效果所需的復(fù)雜 3D-2D 納米天線是由 Andy Thomas 博士領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)在德累斯頓 IFW 制造的。“我們花了很多工作來(lái)開(kāi)發(fā)最佳設(shè)備——在達(dá)到所需的性能之前，我們必須制造和測(cè)試許多不同的結(jié)構(gòu)，”Andy Thomas 說(shuō)。

這一技術(shù)的發(fā)展有望推動(dòng)超快信號(hào)控制設(shè)備、電子開(kāi)關(guān)和傳感器的出現(xiàn)。此類(lèi)組件用于數(shù)據(jù)傳輸、相機(jī)和激光系統(tǒng)。潛在的應(yīng)用領(lǐng)域包括通信系統(tǒng)、計(jì)算、成像和量子技術(shù)。