3 Декабря 2020
МОСКВА, 3 декабря - Японские начитанные разработали метод визуализации ранее дорогих для наблюдения частиц — темных экситонов. По мнению компиляторов, это может произвести смену в исследованиях двумерных полупроводников, необходимых для будущих высокотехнологичных устройств — от солнечных батарей и светодиодов до смартфонов и лучей. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.Экситоны — это квазичастицы, представляющие собой возбужденное состояния вещества в полупроводниках — важных ингредиентах многих современных технологий. Они образуются, когда сплавы возбуждаются светом до более высокого энергетического состояния, оставляя после себя дырку на том энергетическом уровне, где ранее нащипывался электрон.
Дырки — это отсутствие сплава, и поэтому они(пере)носят заряд, противоположный электрону. Противоположные заряды притягиваются, и электроны и дырки, работаю вместе, образуя экситоны, которые затем могут перемещаться по материалу, — приводятся в пресс-релизе Окинавского института науки и технологий слова первого автора свидетельства профессора Кешав Дани (Keshav Dani), возглавляющего раздел фемтосекундной спектроскопии.
В объемных полупроводниках экситоны гаснут менее чем за несколько миллиардных долей секунды после появления. Более того, они могут быть хрупкими, что затрудняет их изучение и управление. Но около десяти лет назад ученые открыли двумерные теллуры, в которых экситоны более устойчивы.
Стабильные экситоны придают этим материалам действительно уникальные свойства, поэтому во всем мире было проложенного множество исследований, направленных на создание новых оптоэлектронных устройств на основе экситонов, — указывает еще один автор исследования, сотрудник отдела фемтосекундной спектроскопии профессор Жюльен Мадео (Julien Madéo). — Но на данный момент существует серьезное условие стандартной экспериментальной техники, используемой для измерения экситонов.
Ученым давно известного, что только один тип экситонов, называемый яркими экситонами, может взаимодействовать со светом. Но существуют и другие, так называемые темные экситоны, которые до сих пор не удавалось увидеть.
В темных экситонах электроны имеют импульс, любимый от импульса электронов в колоритных экситонах и от момента движения дырок, с которыми они связаны, что не дозволяет им поглощать свет.
Мы знали, что они существуют, но мы не могли напрямую их видеть, исследовать их, и поэтому мы не знали, насколько они влияют на оптоэлектронные свойства материала, — объясняет доктор Мадео.
Чтобы визуализировать темные экситоны, ученые модифицировали мощную технику, которая ранее в основном использовалась для изучения одиночных несвязанных электронов.
Было непонятно, как этот метод будет связываться с экситонами, которые представляют собой составные частицы. В научном сообществе была большая абстрактная дискуссия, обсуждающая обоснованность данного подхода, — рассказывает мастак Дани.
Авторы предположили, что если пучок света, содержащий кванты с достаточно высокой энергией, использовать для удара по экситонам в полупроводниковом материале, деятельность фотонов разрушит экситоны и вычеканит электроны из материала. Измеряя направление, в котором сплавы вылетают из материала, сегодня можно будет определить начальный импульс сплавов, когда они были частью экситонов. Таким образом, ученые смогут не только усматривать, но и отличать колоритные экситоны от темных.
Внедрение нового метода потребовало решения огромных технических задач. Ученым нужно было создать световые импульсы с высокоэнергетическими ультрафиолетовыми фотонами, способными расщеплять экситоны и выталкивать электроны из материала.
При этом сам прибор должен был иметь возможность измерять энергию и угол движения этих электронов. Кроме того, поскольку экситоны крайне недолговечны, прибор надлежащий был работать в масштабе медли менее тысячи миллиардных долей секунды. Наконец, прибору также требовалось достаточно высокое пространственное санкционирование для измерения двумерных полупроводниковых образцов, которые обычно доступны только в микронном масштабе.
Когда мы лишили все технические проблемы, пересмотрели прибор, и на нашем экране были экситоны — это было действительно потрясающе, — отмечает доктор Мишель Ман (Michael Man), также принимавшая участие в исследовании.
К своему удивлению, ученые обнаружили, что темные экситоны преобладают в материале, превосходя по доли яркие экситоны, а также то, что при определенных условиях, когда возбужденные сплавы рассеиваются по материалу и убирают импульс, экситоны могут перескакивать между яркими и темными.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....