聲子感應技術創新  太赫茲頻率激發原子

編譯／高晟鈞

科學家們開發了一種利用超快太赫茲脈衝來控制二維半導體中原子運動的新技術，有望在高速運算和電子設備開發方面取得進展。

半導體是下一代技術的基石，因此研究激發半導體材料中原子的新方法，對於二維材料的應用與整合至關重要。二維與奈米材料由於獨特的電子特性而廣為人所知，其中過渡金屬二硫化物便是其中的佼佼者，是由夾在硫族原子層之間的過渡金屬原子層組成。

這些原子排列在晶格結構中，可以圍繞其平衡位置振動或振盪，這種集體激發被稱為相干聲子，在確定和控制材料特性方面有非常特殊的作用。

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聲子感應的創新

傳統上，相干聲子是由可見光和近紅外線區域的超短脈衝雷射所誘導的，目前使用其他光源的方法仍然有限。對此，橫濱國立大學的研究團隊解決了超快太赫茲雷射（或低能光子）在二硫化物材料中誘導相干聲子的問題。

太赫茲的頻率介於微波與紅外線之間，研究小組透過超快寬頻太赫茲脈衝，成功在WSe₂的二硫化物薄膜中誘導相干生子，並觀察光穿過材料時，電場方向的變化（偏振旋轉）。透過仔細觀察微小的誘導光學各向異性，研究團隊成功檢測到太赫茲脈衝誘導的聲子訊號。

打開二維半導體電子大門

由於這種和頻過程所激發的聲子模式，對稱性與更典型的共振線性過程完全不同；因此，本研究中成功使用的激發過程對完全控制材料中的原子運動非常重要。

這項研究結果的影響遠遠超出了基礎研究範圍，為各種現實世界的應用帶來了希望，為控制二維材料的電子狀態打開大門，對於使用TMD實現低功耗、高速計算和專用光源的谷電子學和電子設備的開發來說是有希望的。

資料來源:ScitechDaily

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