`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Как изменилось финансирование ИТ-направления в вашей организации?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Леонид Бараш

Открыт переход Мотта в тонких полупроводниках

+11
голос

Исследователям из Колумбийского университета в Нью-Йорке и Стэнфордского университета в Калифорнии удалось контролировать оптический отклик атомарно тонких материалов на очень коротких временных масштабах. Открытие продвигает наше понимание явлений многих тел в низкоразмерных системах и может помочь в разработке фотонных устройств из этих новых наноструктурных материалов.

Команда во главе с Тони Хайнцем (Tony Heinz) изучала двумерный материал вольфрам селенида (WS2). Это полупроводниковый материал принадлежит к семейству переходных металлов дихалькогенидов (TMDCs), являющиеся легко обрабатываемыми пленками, которые могут быть использованы для изготовления схем для маломощной электроники, недорогих или гибких дисплеев, сенсоров и даже гибкой электроники, которая может быть нанесена на широкое разнообразие поверхностей.

TMDCs имеют химическую формулу MX2, где М представляет собой переходный металл (например, Mo или W), а Х обозначает халькоген (например, S, Se и Te). Материалы трансформируются от полупроводников с запрещенной зоной с прямыми переходами в объеме к полупроводникам с запрещенной зоной с непрямыми переходами при масштабировании до толщины монослоя. Эти монослои эффективно поглощают и испускают свет и поэтому могут найти применение в различных оптоэлектронных устройствах, таких как светодиоды, лазеры, фотоприемники и солнечные батареи.

Чтобы изучить оптический отклик этих материалов более подробно, и особенно в состоянии сильного фотовозбуждения, Хайнц и его коллеги облучали монослои и бислои WS2 очень короткими и интенсивными лазерными импульсами продолжительностью всего в 250 фс. Они исследовали полученный фотоотклик в широком диапазоне длин волн с использованием метода, называемого спектрально разрешенная сверхбыстрая спектроскопия с накачкой и зондированием.

Когда образец поглощает такой сверхбыстрый лазерный импульс, чрезвычайно высокая плотность возбужденных носителей заряда (электронов и дырок) инжектируется в материал (до, примерно, одного электрона на квадратный нанометр). «В этом так называемом электронно-дырочном плазменном режиме полупроводниковый материал начинает вести себя несколько подобно металлу, - объясняет член команды Алексей Черников, - хотя сравнение не следует воспринимать слишком буквально, так как запрещенная зона в материале все еще присутствует».

Присутствие этих фотогенерированных носителей сильно изменяет характер оптически возбужденных состояний в материале, сказал он. «Когда в невозбужденном материале поглощается фотон, он создает экситон (связанная пара электрон-дырка), образованный кулоновским притяжением между противоположно заряженными носителями. В пределе высокой плотности возбуждения, однако, фотогенерированные заряды взаимно экранируют друг друга и образуется плазма свободных электронов и дырок. Переход от режима экситонов к одиночным свободным носителям известен как переход Мотта и представляет фундаментальный интерес в физике многих тел. Понимание переход Мотта в этих материалах также важно для приложений, связанных с высокой плотностью возбуждения носителей заряда».

То, что эти однослойные материалы могут выдержать очень интенсивные световые импульсы, является свойством, которое может быть полезным для устройств, работающих при высокой интенсивности, таких как лазеры, концентраторы солнечных батарей и внутриполостных насыщающихся поглотителей и модуляторов, добавил член команды Клаудия Рупперт (Claudia Ruppert), которая работает в настоящее время в Техническом университете Дортмунда в Германии.

«С более фундаментальной точки зрения порог перехода Мотта от полупроводникового поведения к металлическому, идентифицированный в нашем исследовании, примерно определяет предел режима, где можно наблюдать явления, связанные со стабильными экситонами, - сказал Черников. - Экситоны привлекли много внимания в нашей области благодаря их большой энергии связи и их своеобразными "спин-долинными" и связанными с ними свойствами. Таким образом, важно определить, когда эти частицы существуют, и когда они нестабильны и ионизированы».

Команда из Колумбии и Стэнфорда говорит, что в настоящее время пытается лучше понять, как взаимодействующие электроны ведут себя в этом классе материалов. «Мы сделаем это как отображением фазовой диаграммы электронных многочастичных состояний в 2D-пленках, таких как WS2, так и посредством изучения, как эффективно управлять ими», - сказал Хайнц.

Открыт переход Мотта в тонких полупроводниках

Экспериментальная установка

+11
голос

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT