微波諧振器示意圖。一旦光脈衝（紅色）接觸到紅外材料，微波信號的大小就會發生改變。

　　具有小尺寸材料表徵能力的新測量技術，對於加速二維、微觀和納米材料的研發有重要作用。隨着電子和光學設備尺寸的不斷縮小，精確測量小尺寸材料的半導體特性有助於研究人員確定材料在未來的應用範圍。

　　eurekalert.org網站4月9日報道，美國德州大學奧斯丁分校科克雷爾工程學院（UTA Cockrell School of Engineering）電子與計算機工程系副教授Daniel Wasserman帶領的團隊構建了一種新型的物理系統，可達到極高的測試靈敏度水平。相關研究成果發佈於《自然通訊》雜誌中。

　　Wasserman等的設計方案側重於開發對材料質量提供定量反饋的能力。演示實驗證實，該方法能夠用於測量多種材料。研究人員表示，這類材料將在下一代光電設備中佔據重要地位。光電子學中的光電探測器，可以利用光產生的電信號。光電探測器廣泛存在於智能手機攝像頭、太陽能電池和光纖通信網絡中。在光電材料中，電子維持“光激發”的時長（即能產生電信號的時長）是光電檢測應用中的可靠參數。

　　目前用於測量光激發電子的載流子動力學或壽命的方法不僅成本較高、操作複雜，還只能測量材料的大尺寸樣品，精度有限。Wasserman等決定嘗試使用一種新的方法來量化這些參數。他們將小尺寸樣品放入專門設計的微波諧振器中，樣品在諧振器腔內受到微波場的作用。當樣品受到光照時，微波電路信號就會發生改變，研究人員可以直接在標準示波器上讀出電路的變化。微波信號的衰減代表了樣品中光激發載流子的壽命。Wasserman說：“通過測量電子（微波）信號的衰減，讓我們能夠以更高的精度測量材料的載流子壽命。我們的方法比現有方法更加簡單有效，成本更低。”

　　載流子的壽命是重要的材料性能參數，它不僅能使研究人員對材料的整體光學性能有所瞭解，還決定了材料在光電設備中的應用性。例如，具有長載流子壽命的材料可能光學質量很好，但過於靈敏，可能不適用於高速設備。Wasserman說：“儘管載流子壽命很重要，但針對其的非接觸式表徵方法卻不多。近年來，紅外材料和二維材料的大規模普及使新表徵技術的需求愈發迫切。”

　　在分子傳感、熱成像和安全系統中，紅外探測是其至關重要的組成部分。因此，Wasserman認爲，更好地瞭解紅外材料可以促進夜視鏡、紅外光譜、傳感系統和通信系統的創新。

　　科界原創

　　編譯：雷鑫宇

　　審稿：alone

　　責編：南熙