由波士頓學院一組研究人員領導的一個國際研究小組2019年3月在《自然材料》上報告表示，最近發現的威爾半金屬砷化鉭具有巨大的體積光電效應，該材料是所有材料中將光轉化為電的固有轉換量最大的。砷化鉭具有獨特的結構和性質，與DNA類似，電子可以通過其手性分離。這一發現可能為光致高效發電和熱/化學傳感的研究提供一條新途徑。
論文作者、波士頓大學物理學副教授Kenneth Burch表示：威爾半金屬鉭砷化物具有很強的體積光生伏打效應，其產生的固有或非線性電流幾乎是以往的10倍。此外，這是在中紅外條件下實現的，意味著鉭砷化物也可以用于化學或熱感測，以及余熱回收。一般情況下，光電轉換是通過在半導體中創造一個內置電場來實現的。整個過程涉及化學調制。這導致潛在效率存在上限，即Shockley-Queisser效率極限。
Burch等采用的方法是利用材料中電子的旋向性，通過光波的非線性混合產生直流電。這種方法產生的電流較小，實際用處不大。但研究人員意識到它與電子的拓撲性質密切相關。這促使Burch等作出預測：在威爾半金屬中，電子獨特的、類似DNA的行為可能產生巨大的非線性效應。
研究人員聚焦于威爾半金屬是否是符合預期的材料。最終，被一種新制造方法導致的巨大電子效應所震驚，效應規模比預期大得多。麻省理工學院之前的研究發現，反應主要是熱反應。聚焦離子束制造的設備和對稱性使在室溫條件下發現了巨大的體積光生伏打效應。目前，Burch等正在努力找到這種效應的“最佳點”，尤其是確定理想的器件設置和光波長。
(張玉蕾 摘編自 科技工作者)