由软声子激发产生的光伏效应

光电探测是现代通信与传感系统中光电器件不可或缺的功能。近红外/可见光区之外，室温工作且快速灵敏的远红外/太赫兹区光电探测器虽应用前景广阔，却尚未充分发展。基于位移电流机制的单相非中心对称材料中的体光伏效应(BPVE)凭借电子态的量子力学几何相位实现低耗散能量转换并具瞬时响应。然而，用于低能 BPVE 的小带隙材料因本征高电导不可避免地受 thermal noise 热噪声困扰。此处，我们在典型铁电体 BaTiO3 中利用太赫兹光演示了由软声子激发诱导、不生成电子-空穴对的位移电流，其能量尺度比电子带隙小三个数量级。在室温及以上，我们观察到由软声子激发引起的可观光电流，其大小与电子激发相当，且具强声子模依赖性。所观测的声子驱动 BPVE 可由考虑位移型铁电体中电子-声子耦合的位移电流模型很好地解释，并获第一性原理计算支持。我们的发现确立了源于低能元激发的高效量子 BPVE，为高性能太赫兹光电探测器提供了新原理。