Tin tức Vũ trụ TV

Quan sát sự chuyển tiếp của interley có thể thúc đẩy khoa học và công nghệ thung lũng

Ngày:
Th5 17, 2020
Tóm lược:

Một nhóm nghiên cứu quốc tế đã quan sát sự phát xạ ánh sáng từ một loại chuyển tiếp mới giữa các thung lũng điện tử, được gọi là truyền tín hiệu interley. Nghiên cứu cung cấp một cách mới để đọc thông tin về thung lũng, có khả năng dẫn đến các loại thiết bị mới.

Share:
CÂU CHUYỆN ĐẦY ĐỦ

Quan sát sự chuyển tiếp của interley có thể thúc đẩy khoa học và công nghệ thung lũng

Một nhóm nghiên cứu quốc tế do các nhà khoa học tại Đại học California, Riverside dẫn đầu, đã quan sát sự phát xạ ánh sáng từ một loại chuyển tiếp mới giữa các thung lũng điện tử, được gọi là truyền tín hiệu interley.

Nghiên cứu cung cấp một cách mới để đọc thông tin về thung lũng, có khả năng dẫn đến các loại thiết bị mới.

Công nghệ bán dẫn hiện nay sử dụng sạc điện tử hoặc quay để lưu trữ và xử lý thông tin; các công nghệ liên quan được gọi là điện tử và điện tử học, tương ứng. Một số chất bán dẫn chứa các thung lũng năng lượng địa phương trong cấu trúc dải electron của chúng có thể được sử dụng để mã hóa, xử lý và lưu trữ thông tin, tạo ra một loại công nghệ mới gọi là thung lũng điện tử.

Chun Hung “Joshua” Lui, trợ lý giáo sư tại Khoa Vật lý và Thiên văn học tại UC Riverside, người đứng đầu nghiên cứu về sự chuyển đổi giữa các lớp trong vonfram đơn lớp diselenide (WSe 2 ) chia sẻ: “Valleytronics cung cấp một lộ trình thay thế cho kỹ sư hệ thống thông tin bên cạnh các thiết bị điện tử và điện tử thông thường. Công việc mới của chúng tôi có thể tăng tốc độ phát triển của thung lũng điện tử.”

Monolayer WSe 2 là một vật liệu thung lũng đầy hứa hẹn vì nó sở hữu hai thung lũng với các đặc tính động lực đối nghịch trong cấu trúc dải. Hơn nữa, vật liệu này có thể tương tác mạnh với ánh sáng, hứa hẹn cho các ứng dụng thung lũng có thể điều khiển quang học.

Kích thích

Khi WSe 2 đơn lớp hấp thụ một photon, một electron liên kết có thể được giải phóng trong một thung lũng, để lại một chỗ trống hoặc lỗ trống điện tử. Khi lỗ hoạt động giống như một electron có điện tích dương, electron và lỗ trống có thể hút nhau tạo thành một trạng thái ràng buộc gọi là exciton. Một exciton như vậy với cả electron và lỗ trống trong cùng một thung lũng được gọi là exciton trong intervalley. Nghiên cứu hiện tại của exciton trong chất bán dẫn thung lũng đơn lớp tập trung chủ yếu vào các exciton trong intervalley, có thể phát ra ánh sáng.

Một electron và lỗ trống ở các thung lũng đối diện cũng có thể tạo thành một exciton, được gọi là exciton interley, là một thành phần mới trong thung lũng điện tử. Định luật bảo toàn động lượng cấm một electron và lỗ trống ở các thung lũng đối diện trực tiếp kết hợp lại để phát ra ánh sáng. Kết quả là, các exciton xen kẽ là “tối” và ẩn trong quang phổ.

Nhóm nghiên cứu do UCR dẫn đầu hiện đã quan sát sự phát xạ ánh sáng từ các exciton xen kẽ trong WSe 2 đơn lớp . Nhóm nghiên cứu nhận thấy rằng mặc dù các exciton xen kẽ về bản chất là tối, nhưng chúng có thể phát ra một lượng ánh sáng đáng kể với sự hỗ trợ của các khuyết tật hoặc rung động mạng trong vật liệu.

Sự tán xạ với các khuyết tật hoặc dao động mạng có thể bù cho sự không phù hợp động lượng giữa một điện tử và một lỗ trống ở các thung lũng đối diện. Nó cho phép chúng ta quan sát sự phát xạ ánh sáng của các exciton.

Erfu Liu, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại phòng thí nghiệm của Lui và là tác giả đầu tiên của bài báo nghiên cứu cho biết: “Mặc dù quá trình này bao gồm sự tán xạ với các khuyết tật hoặc rung động mạng, sự phát xạ ánh sáng xen kẽ bị phân cực tròn”. “Phân cực ánh sáng tròn như vậy cho phép chúng tôi xác định cấu hình thung lũng exciton. Cấu hình thung lũng có thể đọc được này là rất quan trọng để làm cho các exciton xenon hữu ích cho các ứng dụng thung lũng.”

Trions

Bên cạnh các exciton, WSe 2 đơn lớp cũng chứa các bộ ba, bao gồm hai electron và một lỗ hoặc hai lỗ và một electron. Trions cũng có cấu hình thung lũng được xác định rõ ràng cho các ứng dụng thung lũng. So với các exciton trung hòa điện tích, chuyển động của các trion có thể được điều khiển bằng điện trường do điện tích ròng của chúng.

Một trion thường có thể phân rã qua hai con đường. Ví dụ, đối với một trion bao gồm cặp lỗ electron bên trong và lỗ trống ở thung lũng đối diện để phân rã, electron có thể chọn kết hợp lại với lỗ trống trong cùng thung lũng hoặc với lỗ ở thung lũng đối diện. Điều này dẫn đến hai con đường phân rã trion khác nhau với sự tái hợp lỗ điện tử intervalley và interley. Sự phân rã trion intervalley đã được nghiên cứu nhiều, nhưng cho đến nay sự phân rã trion interley chưa được báo cáo.

Nhóm lãnh đạo UCR đã lần đầu tiên cho thấy sự phân rã trion trley.

Mặc dù một trion có thể phân rã thông qua phân rã intervalley hoặc interley, hai quá trình chuyển đổi có cùng năng lượng và khó có thể phân biệt trong phổ quang học. Nhưng khi một từ trường được áp dụng, năng lượng của các chuyển tiếp giữa intervalley và interley sẽ trở nên khác nhau.

Nhóm nghiên cứu đã thực hiện các thí nghiệm tại Phòng thí nghiệm từ trường quốc gia ở Tallahassee, Florida. Chúng hiển thị cả hai đường phân rã intervalley và interley của các bộ ba.

Jeremiah van Baren, một sinh viên tốt nghiệp trong phòng thí nghiệm của Lui, người chia sẻ quyền tác giả với Liu, nói: “Kết quả của chúng tôi cung cấp một bức tranh đa dạng, đầy đủ hơn về động lực học trion trong WSe 2 đơn lớp “. “Họ xây dựng dựa trên mô tả đường đi đơn của các bộ ba trong vật liệu 2 chiều và là chìa khóa để tiếp tục phát triển khoa học và công nghệ thung lũng dựa trên trion.”

Bài viết nghiên cứu được xuất bản trong Tạp chí Vật lý (Physical Review Letters), có tiêu đề “Sự tái hợp quang học đa đường của các exciton và trion tối trong interley trong WSe 2 đơn lớp “. Các kết quả liên quan gần đây đã được báo cáo bởi hai nhóm nghiên cứu khác do các nhà khoa học tại Viện Bách khoa Rensselaer và Đại học Washington dẫn đầu.


Nguồn truyện:

Tài liệu được cung cấp bởi Đại học California – Riverside . Bản gốc được viết bởi Iqbal Pittalwala. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.


Tạp chí tham khảo :

  1. Erfu Liu, Jeremiah van Baren, Ching-Tarng Liang, Takashi Taniguchi, Kenji Watanabe, Nathaniel M. Gabor, Yia-Chung Chang, Chun Hung Lui. Tái hợp quang học đa đường của Intervalley Dark Excitons và Trions trong Monolayer WSe2 . Thư đánh giá vật lý , 2020; 124 (19) DOI: 10.1103 / PhysRevLett.124.196802

Bài viết liên quan

Bài viết mới