飛秒下“看”電子冷卻

材料牛注：1月18日，自然物理學網上展示了加州大學河濱分校物理學最新的研究成果，其研究小組在基于石墨烯器件的光電響應熱電子方面取得了重大進展，實現了在極短的時間周期內觀察電子冷卻。

在電子材料中，電子可迅速通過光脈沖加熱。同時，電子冷卻的時間是極短的，通常在萬億分之一秒以下。

冷卻過程中，在不到30飛秒的時間內，石墨烯中的高能超熱電子可以彈開彼此冷卻下來。最近開發的技術允許研究人員控制這種冷卻過程。

研究人員利用結合了石墨烯的單層絕緣氮化硼，來形成夾層結構，這種結構為范德華異質結構，可以使電子選擇兩條路徑之一開始冷卻。電子可以留在石墨烯中彼此碰撞冷卻，也可以被吸出石墨烯，通過周圍的層移動。

通過調節如電壓和光脈沖能量等常見的實驗條件，研究者能夠精確地控制熱電子往哪里移動以及花多長時間冷卻下來。這項工作為在極短的時間尺度內觀測電子冷卻提供了新方法。同時為我們展示了一種新型的納米光子學器件。

通過選擇該裝置的材料，研究人員研制出一種只有10納米厚的新型的光電探測器。這樣的裝置為制備超密集，低功耗，超高效的集成電路中的器件解決了技術難題。

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素材：丁菲菲 譯者：董夢雅 校對：李樂樂 審核：李樂樂

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