近日，北京大學(xué)量子材料中心孫棟研究員的超快光譜課題組利用偏振角度分辨瞬時反射光譜，對鉭銥碲在光激發(fā)下各向異性性質(zhì)的動態(tài)演化過程進行了系統(tǒng)的研究，發(fā)現(xiàn)其具有各向異性的光學(xué)及電學(xué)性質(zhì)。

什么是各項異性？

各向異性是指物質(zhì)的性質(zhì)隨著方向的改變而有所變化，在不同方向上所展現(xiàn)出來的性質(zhì)不同。這相當于我們在拍照時選取的角度不同，最后照片所呈現(xiàn)的效果也不同，不同的角度就是不同的方位，不同的效果就是不同的性質(zhì)。

電子是如何分布的？

物質(zhì)由帶正電的原子核和帶負電的電子組成。研究表明，這些電子只能分布在一層一層的臺階上，能量是量子化的。每一個臺階就是一個能級，而且每個能級上最多只能容納兩個電子。像很多密集的線會組成帶子一樣，固體中的臺階太多后也會組成一條條帶子，即“能帶”。能帶分為導(dǎo)帶、價帶和禁帶等，它的結(jié)構(gòu)決定了固體的電學(xué)屬性。

鉭銥碲有哪些獨特之處？

鉭銥碲的特殊點在于它是新型材料，屬于第二類拓撲半級金屬。根據(jù)能帶理論，我們把導(dǎo)帶與價帶相交很多的固體稱為金屬，它沒有禁帶，電子可以方便地在能帶里面跳躍而導(dǎo)電，比如鐵、鋁、銅、鋅等。半金屬是指導(dǎo)帶與價帶挨著但是又不重合的固體，它沒有禁帶，但導(dǎo)電能力卻比金屬弱很多。拓撲則是指表面態(tài)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同于金屬的能帶結(jié)構(gòu)，拓撲半金屬根據(jù)能帶形狀可以分為第一類拓撲半金屬和第二類拓撲半金屬，第一類形狀像“沙漏”，第二類形狀像傾斜的“沙漏”。鉭銥碲就屬于第二類拓撲半級金屬。

研究發(fā)現(xiàn)，第二類外爾半金屬鉭銥碲具備極高的光電探測應(yīng)用潛力，是未來新型及高性能電子、光電器件的理想材料。人們可以利用它制作光學(xué)調(diào)制器、光電探測器、遙感器，高速光偏振傳感光調(diào)制器和開關(guān)等。

總之，研究鉭銥碲各向異性特性的動態(tài)演化對材料在偏振分辨相關(guān)的應(yīng)用至關(guān)重要，為未來基于鉭銥碲的電子和光電器件在強場工作環(huán)境下及光電器件在光輻射下的角度敏感工作特性提供了器件物理支持。我們期待，這些新設(shè)備將為我們以后的生活帶來更多的精彩。