二维半导体MoS2的太赫兹场效应
材料科学
2025-06-09 v1 介观与纳米尺度物理
光学
摘要
层状二维材料因其原子级厚度和可调的电子、光学和机械性质，为显著推动现代电子技术开辔出许多有前景的道路。由强电场（通常为MV/cm级）垂直施加于材料层面所致的场效应是控制这些性质的高效方法。场效应可用于调节晶体管通道中的电子流，提高光电探测器的效率和光谱范围，并促进探索二维材料中新奇量子现象的研究。然而，现有的做法以电路式电气加压方式诱导场效应，根本受限于微波响应速率。对现代技术和基础科学应用而言，仍存挑战，需要实现与器件兼容的超快（亚皮秒级）控制。本研究演示了原子薄MoS2中实现此类超快场效应，MoS2是典型二维半导体，嵌入混合3D-2D太赫兹纳米天线结构中。该纳米天线高效地将入射太赫兹电场转换为MoS2中的垂直超快加压场，同时将其增强到所需的MV/cm水平。我们以光学方式观察到MoS2中特征激子共振的相干太赫兹诱导Stark位移。我们的结果为二维材料的技术和基础科学的新发展开辟了新路径，其中太赫兹场效应至关重要。
引用
@article{arxiv.2504.16333,
title = {Terahertz field effect in a two-dimensional semiconductor MoS2},
author = {Tomoki Hiraoka and Sandra Nestler and Wentao Zhang and Simon Rossel and Hassan A. Hafez and Savio Fabretti and Heike Schloerb and Andy Thomas and Dmitry Turchinovich},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.16333},
year = {2025}
}
备注
Manuscript 16 pages 5 figures. Supplementary Information 50 pages