科學家們在二維導電系統中發現了一種新的效應，有望改善太赫茲探測器的性能。最近在二維導電系統中的一項物理學發現使一種新型的太赫茲探測器成為可能。太赫茲頻率位於電磁輻射頻譜的微波和紅外之間，可以實現更快、更安全、更有效的成像技術，以及更高速的無線通信。由於缺乏有效的實際設備阻礙了這些發展，但這一新的突破使我們離這些先進技術更近了一步。

卡文迪什實驗室的一個科學家團隊與奧格斯堡大學（德國）和蘭卡斯特大學的同事一起發現了二維電子系統暴露於太赫茲波時的一種新的物理效應。

“迄今為止，這種效應可以在低得多的頻率下存在於高導電性的二維電子氣體中，這一事實尚未被理解，但我們已經能夠通過實驗證明這一點。”- Wladislaw Michailow

首先，什麼是太赫茲波？”我們使用發射微波輻射的移動電話進行通信，並使用紅外相機進行夜視。太赫茲是介於微波和紅外輻射之間的電磁輻射類型，”劍橋大學卡文迪什實驗室半導體物理組組長大衛-里奇教授解釋說，”但目前，缺乏這種類型的輻射源和探測器，它們將是廉價、高效和易於使用的。這阻礙了太赫茲技術的廣泛使用”。

半導體物理組的研究人員與意大利比薩和都靈的研究人員一起，在2002年首次展示了太赫茲頻率的激光器，即量子級聯激光器的運行。從那時起，該小組繼續研究太赫茲物理和技術，目前正在研究和開發功能性太赫茲設備，其中包括超材料形成的調製器，以及新型的檢測器。

Wladislaw Michailow展示在潔淨室中的裝置和製造後的太赫茲探測器。

如果解決了缺乏可用設備的問題，太赫茲輻射可以在安全、材料科學、通信和醫學方面有許多有用的應用。例如，太赫茲波允許對肉眼無法看到的癌症組織進行成像。它們可以被用於新一代安全和快速的機場掃描儀，使之有可能將藥品與非法藥物和爆炸物區分開來，而且它們可以被用來實現超越最先進水平的更快無線通信。

那麼，最近的發現是關於什麼的呢？”我們正在開發一種新型的太赫茲探測器，”劍橋大學三一學院初級研究員Wladislaw Michailow博士說，”但在測量其性能時，發現它顯示的信號比理論上應該的要強得多。所以我們想出了一個新的解釋”。

科學家們說，這種解釋在於光與物質的互動方式。在高頻率下，物質以單粒子–光子的形式吸收光。這種解釋最早由愛因斯坦提出，構成了量子力學的基礎，並能夠解釋光電效應。這種量子化的光激發是我們智能手機中的攝像頭檢測光線的方式；它也是太陽能電池中從光線中產生電力的原因。

眾所周知的光電效應包括入射光子從導電材料–金屬或半導體，而後釋放電子。在三維案例中，電子可以被紫外線或X射線範圍內的光子驅逐到真空中，或者在中紅外到可見光範圍內被釋放到電介質中。新穎之處在於發現了太赫茲範圍內的量子光激發過程，類似於光電效應。”該研究的第一作者Wladislaw解釋說：”迄今為止，這種效應可以在高度導電的二維電子氣體中以更低的頻率存在，這一事實尚未被理解，”但我們已經能夠通過實驗證明這一點。該效應的定量理論是由德國奧格斯堡大學的一位同事提出的，這個國際研究小組最近在著名的《科學進展》雜誌上發表了他們的發現。

研究人員將這種現象相應地稱為”面內光電效應”。在相應的論文中，科學家們描述了利用這種效應進行太赫茲檢測的幾個好處。特別是，由入射太赫茲輻射產生的”面內光電效應”的光反應量級，遠遠高於迄今為止已知的引起太赫茲光反應的其他機制的預期。因此，科學家們預計，這種效應將使太赫茲探測器的製造具有大幅提高的靈敏度。這使我們離使太赫茲技術在現實世界中可用又近了一步。