上图来自电子游戏软件的周实验室, 光电流沿Weyl半金属的一个晶体轴流入(用蓝色表示)，并沿垂直轴流出(用黄色/橙色表示). 波士顿大学领导的团队开发了新的量子传感器技术，以成像和理解Weyl半金属中光电流的来源. (CC BY-NC-ND)
“大多数光电设备需要两种不同的材料来产生空间的不对称,周说, 他与不列颠哥伦比亚省的八名同事和新加坡南洋理工大学的两名电子游戏正规平台人员合作. “在这里, 我们证明了单一材料内部的空间不对称性——特别是其热电输运特性的不对称性——可以产生自发光电流.”
电子游戏正规平台小组电子游戏正规平台了二碲化钨和四碲化钽铱材料, 它们都属于Weyl半金属. 电子游戏正规平台ers have suspected that these materials would be good candidates for photocurrent generation because their crystal structure is inherently inversion asymmetric; that is to say, 晶体不会通过围绕一个点反转方向来映射到自身上.
周的电子游戏正规平台小组着手了解为什么Weyl半金属能有效地将光转化为电. 以前的测量只能确定设备输出的电量, 就像测量有多少水从水槽流入排水管. 为了更好地理解光电流的起源, 周的团队试图可视化设备内的电流流动——类似于绘制水槽中旋转水流的地图.
“作为项目的一部分, 我们开发了一种新技术，利用称为金刚石氮空位中心的量子磁场传感器，对光电流产生的局部磁场进行成像，并重建光电流的完整流线,电子游戏正规平台生王宇轩说, 手稿的第一作者, 说.
电子游戏正规平台小组发现，在光线照射到材料上的地方，电流以四重漩涡的形式流动. 该团队进一步可视化了循环流动模式是如何被材料的边缘所改变的，并揭示了边缘的精确角度决定了从设备流出的总光电流是否为正, 负, 或零.
布莱恩周
“这些从未见过的流动图像使我们能够解释光电流的产生机制是由于各向异性光热电效应-也就是说, 沿着Weyl半金属的不同平面方向，热量转化为电流的方式存在差异,周说.
令人惊讶的是, 各向异性热能的出现与Weyl半金属表现出的反演不对称性没有必然的关系, 因此, 可能存在于其他种类的材料中.
“我们的发现为寻找其他高光敏材料开辟了新的方向,周说. “它展示了量子传感器对材料科学开放性问题的破坏性影响.”
周说，未来的项目将使用独特的光电流显微镜来了解其他外来材料中光电流的来源，并推动检测灵敏度和空间分辨率的极限.
除了周和王，该报告的合著者各向异性Weyl半金属体和边光电流流的可视化包括电子游戏软件物理系副教授应然, 物理学教授David Broido, and Assistant Professor of 物理 Fazel Tafti; graduate students Xin-Yue Zhang, 托马斯·格雷厄姆, and Xiaohan Yao; and post-doctoral researcher Chunhua Li; as well as Nanyang Technological University Professor Zheng Liu and post-doctoral researcher Ruihuan Duan.
Ed Hayward |大学传播| 2023年2月