由波士頓學院一組研究人員領導的一個國際研究小組2019年3月在《自然材料》上報告表示，最近發(fā)現的威爾半金屬砷化鉭具有巨大的體積光電效應，該材料是所有材料中將光轉化為電的固有轉換量最大的。砷化鉭具有獨特的結構和性質，與DNA類似，電子可以通過其手性分離。這一發(fā)現可能為光致高效發(fā)電和熱/化學傳感的研究提供一條新途徑。
論文作者、波士頓大學物理學副教授Kenneth Burch表示：威爾半金屬鉭砷化物具有很強的體積光生伏打效應，其產生的固有或非線性電流幾乎是以往的10倍。此外，這是在中紅外條件下實現的，意味著鉭砷化物也可以用于化學或熱感測，以及余熱回收。一般情況下，光電轉換是通過在半導體中創(chuàng)造一個內置電場來實現的。整個過程涉及化學調制。這導致潛在效率存在上限，即Shockley-Queisser效率極限。
Burch等采用的方法是利用材料中電子的旋向性，通過光波的非線性混合產生直流電。這種方法產生的電流較小，實際用處不大。但研究人員意識到它與電子的拓撲性質密切相關。這促使Burch等作出預測：在威爾半金屬中，電子獨特的、類似DNA的行為可能產生巨大的非線性效應。
研究人員聚焦于威爾半金屬是否是符合預期的材料。最終，被一種新制造方法導致的巨大電子效應所震驚，效應規(guī)模比預期大得多。麻省理工學院之前的研究發(fā)現，反應主要是熱反應。聚焦離子束制造的設備和對稱性使在室溫條件下發(fā)現了巨大的體積光生伏打效應。目前，Burch等正在努力找到這種效應的“最佳點”，尤其是確定理想的器件設置和光波長。
(張玉蕾 摘編自 科技工作者)