В Berkeley Lab открыт квант поглощения фотонов 2D-полупроводниками

Работая со сверхтонкими мембранами полупроводника арсенида индия, группа ученых из Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) открыла квантовую единицу поглощения фотонов. Получившая название AQ она оказалась общей для всех 2D-полупроводников, включая компаунды семейства III-V, широко применяемые в солнечных батареях и оптоэлектронике.

Более ранняя работа показала, что графен имеет универсальное значение минимального изменения поглощения света. Теперь же установлен общий характер этого результата для двумерных полупроводников в целом, а конкретно, что величина ступенчатого прироста поглощательной способности в таких материалах не зависит от их толщины или параметров запрещенной энергетической зоны.

Данное открытие сделано благодаря разработанному группой уникальному процессу переноса тонких пленок арсенида индия на оптически прозрачную подложку (флюорид кальция). «Мы получили возможность исследовать оптическое поглощение мембран толщиной от 3 до 19 нм, как функцию энергетической структуры и толщины», — отмечает профессор электротехники и информатики Али Джеви (Ali Javey), один из авторов статьи «Quantum of optical absorption in two-dimensional semiconductors», вышедшей в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Используя технику инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (Fourier transform infrared spectroscopy) и ресурсы синхротронного источника света 3-го поколения в Berkeley Lab, ученые смогли наблюдать дискретный пошаговый прирост поглощения при переходе от одного энергетического уровня к другому при комнатной температуре, с величиной AQ приблизительно 1,7% на шаг.

Работа физиков Berkeley Lab не только заставляет взглянуть по новому на оптические свойства двумерных полупроводников, но и открывает двери для экзотических фотонных и оптоэлектронных технологий.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365