釜山大学研究团队全球首揭示万亿分之一秒级电流响应切换机制

by Jo Chunghyeon

Published 25 Sep.2025 08:41(KST)

物理学系 Kim Jihui 教授团队为下一代超高速 AI 运算与量子信息器件开发开辟新道路

釜山大学研究团队首次在全球范围内发现了一种现象：不仅仅是简单地将电流的通断进行控制，而是能够在万亿分之一秒（皮秒）尺度上切换电流响应的符号（由负变正）。

这一成果有望为超高速人工智能运算和量子信息器件等未来核心技术领域提出新的应用可能性。

釜山大学（校长 Choi Jaewon）25日表示，物理学系 Kim Jihui 教授研究团队在二维半导体—金属范德华界面中，阐明了电场在光的作用下瞬间反转、从而使光电导信号可逆改变的机理，并将研究结果发表在9月12日出刊的国际学术期刊《Science Advances》上。

Professor Kim Jihui。釜山大学提供

既有研究普遍假设二维半导体—金属界面内部的电场是固定的，因此在对光电导信号进行超高速、高精度调控时存在局限。为了控制光电导转变，需要栅极电极或气体压力调节等复杂的外部装置，响应速度也仅停留在纳秒（10亿分之一秒）到微秒（100万分之一秒）水平。

研究团队利用超高速光电流光谱技术，在 MoTe₂/Pt 肖特基结界面上观测到电荷在光激发下使界面电场发生动态反转的过程。由此直接确认，从负光电导（NPC）到正光电导（PPC）的转变是在皮秒（万亿分之一秒）尺度上发生的。

研究团队还基于这一现象提出并实现了电压可编程的 NPC/PPC 光探测器，证明仅依靠数毫伏级的微小电压，就能在皮秒尺度上精确控制转变时刻。该器件无需栅极电极或外部模块，即可选择性驱动负、正光电导模式，被评价为克服了传统光探测器结构复杂、功耗高等问题。

Kim Jihui 教授表示：“本研究是首次展示在金属—二维材料界面中，可通过光与界面相互作用，在皮秒尺度上可逆地控制电流响应的案例。今后我们将继续推进研究，力争达到飞秒时间尺度，为超高速光通信、类脑计算以及量子信息器件等多种下一代技术的发展作出贡献。”

本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。