Экситон свет и атомарно-тонкий полупроводник

Экситон свет и атомарно-тонкий полупроводник

Новое открытие специалистов политехнического института Ренсселера расширяет понимание взаимодействия света и атомарно-тонких полупроводников. В результате такого взаимодействия создаются уникальные экситонные комплексы частиц — множественные электроны и дырки, объединённые сильными связями. Комплексы частиц обладают новой степенью квантовой свободы, называемой «долина спина». «Долина спина» подобно спину электронов, широко используется в конструкциях информационных хранилищ (например, жесткие диски), а также является перспективным кандидатом для технологий квантовых вычислений.

Открытие под новые оптоэлектронные устройства

Открытие обещает привести к новым разработкам электронных и оптоэлектронных устройств:

  • сборщиков солнечной энергии,
  • новых типов лазеров,
  • модулей квантового зондирования.

Исследования, предшествующие открытию, сосредотачивались на малоразмерных квантовых материалах и квантовых эффектах. Особый интерес представляли материалы с сильными взаимодействиями светлого вещества.

Эти материалы включают:


  • графен,
  • дихалькогениды переходных металлов (ДПМ),
  • топологические изоляторы.

Дихалькогениды переходных металлов (ДПМ) представляют собой новый класс атомарно-тонких полупроводников с превосходными оптическими и оптоэлектронными свойствами.

Оптическое возбуждение и генерация экситона

Оптическое возбуждение на двумерных однослойных ДПМ даёт генерацию сильно связанной электронно-дырочной пары. Эта пара — так называемый экситон, заменяет свободно движущиеся электроны и дырки — традиционные составляющие объёмных полупроводников.

Эффект связан с гигантской энергией, наблюдаемой в структуре однослойных ДПМ и эта энергия на порядок выше, чем показывают обычные полупроводники.

В результате, для экситона характерно явление сохраняться при комнатной температуре. Соответственно, экситон может быть применим под создание различных экситонных устройств.

По мере увеличения плотности экситона, количество соединений электронов и дырок увеличивается. Образуются четырёх-частичные и даже пяти-частичные экситонные комплексы.

Понимание многочастичных экситонных комплексов порождает не только фундаментальное понимание взаимодействия «свет-вещество» в двух измерениях.

Такое понимание приводит к новым применениям, поскольку многочастичные экситонные комплексы поддерживают «свойства долины» лучше, чем одиночный экситон.

Однако, несмотря на недавние изменения в понимании экситонов и трионов в ДПМ, недвусмысленная мера энергии связи биэкситона остается неуловимой.

На базе политехнического института Ренсселера специалисты разработали способ создания чрезвычайно чистого образца, дабы выявить уникальное взаимодействие света и материи.

Прототип выстроили путём укладки нескольких атомарно-тонких материалов вместе, включая графен, нитрид бора (BN) и WSe2, через интеграцию Ван-дер-Ваальса (vdW), представляющую собой современную технологию изготовления двумерных материалов.


При помощи информации: RPI


Добавить комментарий

Внимание: Спам не пройдёт. Работает фильтрация комментариев. *