據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)2011年12月20日?qǐng)?bào)道，日本京都大學(xué)最近發(fā)現(xiàn)，用一種強(qiáng)太赫茲脈沖照射普通的半導(dǎo)體材料砷化鎵(GaAs)會(huì)導(dǎo)致載荷子密度提高1000倍。研究人員表示，這一發(fā)現(xiàn)有望帶來超高速晶體管和高效光伏電池。相關(guān)論文今天發(fā)表在《自然?通訊》雜志網(wǎng)站上。

 

　　研究載荷子倍增是多體物理和材料科學(xué)的基礎(chǔ)部分，在設(shè)計(jì)高效太陽能電池、場(chǎng)致發(fā)光發(fā)射器和高靈敏光子探測(cè)儀方面具有重要作用。為了研究這種現(xiàn)象，研究人員設(shè)計(jì)了專門的實(shí)驗(yàn)，將一小塊無摻雜的標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體材料砷化鎵量子阱樣本固定在氦流低溫保持器上，用一種持續(xù)1皮秒(10的-12次方秒)的近半周期太赫茲脈沖照射該樣本，發(fā)現(xiàn)電子空穴對(duì)(激子)突然暴發(fā)了雪崩式反應(yīng)，使其密度比開始時(shí)提高了1000倍。

 

　　京都大學(xué)集成電池材料科學(xué)院(iCeMS)副教授廣理英基解釋說：“太赫茲脈沖使樣本處于強(qiáng)度為每平方厘米1毫伏的電場(chǎng)中，能產(chǎn)生大量的電子空穴對(duì)，形成激子，發(fā)出近紅外冷光。這種明亮的冷光與載荷子倍增有關(guān)，這表明強(qiáng)電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的載荷子相干能有效獲得足夠的動(dòng)能，從而引發(fā)一系列碰撞離子化，在皮秒時(shí)間尺度內(nèi)，使載荷子數(shù)量增加約3個(gè)數(shù)量級(jí)。”

 

　　此外，京都大學(xué)集成電池材料科學(xué)院的田中耕一郎教授領(lǐng)導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)室為該實(shí)驗(yàn)提供了太赫茲波，他在研究包括生物成像技術(shù)在內(nèi)的太赫茲波的多種應(yīng)用。他說：“我們的目標(biāo)是制造出能實(shí)時(shí)觀察到活細(xì)胞內(nèi)部的顯微鏡，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，將太赫茲波用于研究半導(dǎo)體是一個(gè)完全不同的科學(xué)領(lǐng)域。”