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波士顿学院发现新半金属 具有最强光电效应 | 前沿

发布:owyrraws 浏览:588次

  由波士顿学院一组研究人员领导的一个国际研究小组2019年3月在《自然材料》上报告表示,最近发现的威尔半金属砷化钽具有巨大的体积光电效应,该材料是所有材料中将光转化为电的固有转换量最大的。砷化钽具有独特的结构和性质,与DNA类似,电子可以通过其手性分离。这一发现可能为光致高效发电和热/化学传感的研究提供一条新途径。

  论文作者、波士顿大学物理学副教授Kenneth Burch表示:威尔半金属钽砷化物具有很强的体积光生伏打效应,其产生的固有或非线性电流几乎是以往的10倍。此外,这是在中红外条件下实现的,意味着钽砷化物也可以用于化学或热感测,以及余热回收。一般情况下,光电转换是通过在半导体中创造一个内置电场来实现的。整个过程涉及化学调制。这导致潜在效率存在上限,即Shockley­Queisser效率极限。

  Burch等采用的方法是利用材料中电子的旋向性,通过光波的非线性混合产生直流电。这种方法产生的电流较小,实际用处不大。但研究人员意识到它与电子的拓扑性质密切相关。这促使Burch等作出预测:在威尔半金属中,电子独特的、类似DNA的行为可能产生巨大的非线性效应。

  研究人员聚焦于威尔半金属是否是符合预期的材料。最终,被一种新制造方法导致的巨大电子效应所震惊,效应规模比预期大得多。麻省理工学院之前的研究发现,反应主要是热反应。聚焦离子束制造的设备和对称性使在室温条件下发现了巨大的体积光生伏打效应。目前,Burch等正在努力找到这种效应的“最佳点”,尤其是确定理想的器件设置和光波长。

  (张玉蕾 摘编自 科技工作者)