物理学者は光を使用して半導体を1兆倍速く切り替える

この新しい方法により、Terahertz光パルスを使用して、超薄視半導体を直接制御できます。

ドイツの研究者は、前例のない速度で原子的に薄い半導体の電子挙動を制御するための光ベースの手法を開発し、将来のナノエレクトロニックおよび光電子デバイスの潜在的な飛躍をマークします。

ビーレフェルド大学のチームと固形状態および材料研究研究所のチームは、ドレスデンのドレスデンが、ウルトラショートテラハツの軽いパルスがリアルタイムでディスルフィドモリブデン（MOS₂）のような材料をどのように調節できるかを成功裏に実証しました。Nature Communicationsで発表された彼らの研究は、光によって生成された電界が半導体の電子構造を1兆分の1兆分以下で変化させる可能性があることを示しています。

このブレークスルーの中核には、特別に設計された3D – 2Dナノアンテナがあります。これらの構造は、マイクロ波と赤外線の間の電磁波の帯域であるテラヘルツ放射線を、半導体内の垂直電界に変換します。この相互作用により、ゆっくりとした従来の電子スイッチングに依存するのではなく、光だけを使用して、材料の特性を非常に高速に変更することができます。

3D – 2D構造は、3次元の金属形状がテラヘルツライトを原子的に薄い2次元半導体層に誘導するナノスケールアンテナ設計を指します。このセットアップは、光のエネルギーを垂直に集中し、2D材料内に強力な電界を作成し、光のみを使用して半導体の特性を超高速制御できます。

従来、半導体の垂直電界は、速度が制限されている電子ゲートを介して適用されます。この新しいアプローチは、その制限をバイパスし、新しいクラスの超高速トランジスタとロジックコンポーネントにつながる可能性のある光駆動型制御メカニズムを提供します。

材料とアンテナ構造は、広範な製造とモデリングの作業を通じて開発およびテストされました。その結果、原子型の材料がコヒーレントで選択的な方法で高速光パルスで制御できることを示す概念実証システムができます。
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