据Scitech daily报道，近日，来自德国比勒费尔德大学（Bielefeld University）和莱布尼兹固体与材料研究所（IFW Dresden）的物理学家们发布了一项重大研究成果，展示了如何利用超短光脉冲在一皮秒的时间内控制原子级厚度的半导体。这项研究发表于《自然通讯》（Nature Communications）期刊，标志着纳米电子学领域的一次重大突破，有望推动以光为控制机制、以极高速度运行的光电元件的发展，为下一代技术打开大门。

报道称，该研究团队通过设计纳米级天线来实现这一目标，该天线将太赫兹光转换为二硫化钼 （MoS₂） 等原子薄材料中的垂直电场。太赫兹辐射落在红外和微波频率之间的电磁频谱中。由于采用了新颖的天线设计，产生的电场可以达到每厘米几兆伏的强度。

“传统上，这种垂直电场，例如用于切换晶体管和其他电子设备，是使用电子门控来应用的，但这种方法从根本上局限于相对较慢的响应时间，”项目负责人、比勒费尔德大学物理学教授 Dmitry Turchinovich 博士解释道。“我们的方法使用太赫兹光本身在半导体材料内产生控制信号——从而实现了迄今为止无法实现的行业兼容、光驱动、超快光电技术。”

该技术允许在小于一皮秒（即万亿分之一秒）的时间尺度上实时控制电子结构。科学家们能够通过实验证明，可以使用光脉冲选择性地改变材料的光学和电子特性。

据介绍，该基本概念以及实验实施和理论建模是在比勒费尔德大学开发的。该研究的主要作者、图尔奇诺维奇教授小组的玛丽·斯克沃多夫斯卡居里研究员平冈智树博士在该项目中发挥了关键作用。“看到纯粹由太赫兹光脉冲引起的如此强烈和连贯的效果是非常有益的，”Tomoki Hiraoka 说。

产生这种效果所需的复杂 3D-2D 纳米天线是由 Andy Thomas 博士领导的团队在德累斯顿 IFW 制造的。“我们花了很多工作来开发最佳设备——在达到所需的性能之前，我们必须制造和测试许多不同的结构，”Andy Thomas 说。

这一技术的发展有望推动超快信号控制设备、电子开关和传感器的出现。此类组件用于数据传输、相机和激光系统。潜在的应用领域包括通信系统、计算、成像和量子技术。

编辑：芯智讯-林子