未来,我们的手机和互联网数据能否改用光而非仅靠电能运行?如今,由法国国家科学研究中心(CNRS)阿尔伯特·费尔特实验室(Laboratoire Albert Fert;CNRS/Thales)研究人员领衔的国际团队首次发现,通过照射由氧化物层构成的材料,可生成LED屏幕中常见的电子气。
这些气体天然存在于某些半导体材料中,此前仅能在氧化物材料中通过电信号进行操控。当光源关闭时,气体便会消失。
这一横跨光学与电子学领域的现象,为电子学、自旋电子学和量子计算开辟了众多应用前景。

与电控电子元件相比,光控电子元件具有速度更快、能效更高、操作更简便的显著优势。例如,采用光控晶体管可使芯片上的电触点数量减少高达三分之一,仅计算机处理器一项便能省去约10亿个电触点。
这项发现还可能催生光子学与电子学结合的其他应用,例如设计超灵敏光探测器。在此应用中,光线实质上起到了增强器的作用:在相同电压下,其产生的电流强度可比黑暗环境高出10万倍。

这项突破性成果是通过将尖端实验与理论计算相结合实现的。研究人员对两层氧化物界面处的原子排列进行了精密校准,利用原子尺度观测识别原子行为,并借助建模技术描述了原子在光刺激作用下电子的运动状态。