Ученые смогли напрямую наблюдать динамику электронов в 2D-материале

Сотрудники лаборатории Ultrafast Laser Lab Канзасского Университета (KU) опубликовали в журнале ACS Nano результаты изучения динамики поведения электронов в инновационном 2D-материале, диселениде вольфрама.

Это исследование указывает на возможность создания новых поколений транзисторов и солнечных панелей из атомарных слоев материалов. Диселенид вольфрама был выбран потому, что является одним из немногих известных 2D-материалов, сохраняющих стабильность в комнатных условиях.

При облучении образца сверхкоротким лазерным импульсом, сотни электронов поглощали световою энергию и переходили в свободное состояние.

Отслеживание движения и скорости электронов, наиболее важный итог данной работы, производилось методом нестационарного поглощения (transient absorption). Для этого использовался другой лазерный импульс — измерение автоматически повторялось 80 млн раз в секунду для того, чтобы усреднением результатов избавиться от шума.

Эксперимент показал, что электроны сталкиваются с другими частицами, в среднем, 4 млрд раз в секунду.

Скорость электронов в материале, по утверждению авторов, одно из важнейших свойств, определяющее быстродействие логических устройств, эффективность солнечных батарей и чувствительность сенсоров. Возможность ее измерять напрямую это первый шаг к выявлению ограничивающих факторов и путей их преодоления.

Следующей задачей ученых KU, будет поиск способов увеличения скорости электронов, например, нанесением одноатомных слоев на более подходящую подложку или модифицированием 2D-материала. Еще одним направлением будущих исследований станет использование диселенида вольфрама наряду с другими подобными материалами для формирования синтетических 3D-кристаллов. Такие кристаллы, над совершенствованием технологий которых сегодня работают во многих лабораториях по всему миру, рассматриваются как один из потенциальных претендентов на место кремния в электронике будущего.