İki katmanlı molibden disülfür van der Waals malzemesiburada elektronlar uygun bir deney düzeneği kullanılarak uyarılabilir. Bu elektronlar daha sonra değerlik bandındaki konumlarını bırakarak arkalarında pozitif yüklü bir delik bırakarak iletim bandına girerler.
Elektronlar ve delikler farklı yüklere sahip olduklarından birbirlerini çekerler ve birleşerek bir yapı oluştururlar. yarı parçacık. İkincisi malzeme içinde serbestçe hareket edebilir ve aynı zamanda elektron-delik çifti veya eksiton olarak da bilinir.
Işıkla uyarılma, iki katmanlı molibden disülfitte iki farklı türde elektron-delik çifti ile sonuçlanır: elektron ve deliğin malzemenin aynı katmanında lokalize olduğu katman içi çiftler ve elektron ve deliğin malzemenin aynı katmanında lokalize olduğu katman içi çiftler. Farklı katmanlar ve dolayısıyla mekansal olarak ayrıdırlar.
Bu iki çeşit elektron-delik çifti çeşitli özellikler sergiler. Işık ve katman içi çiftler agresif bir şekilde etkileşime girerek yoğun bir şekilde parlamalarına neden olur. Öte yandan ara katman eksitonlar önemli ölçüde daha zayıftırlar ancak farklı enerjilere taşınabilirler, bu da bilim adamlarının emilen dalga boyunu ayarlamasına olanak tanır. Katmanlar arası eksitonlar, katman içi eksitonlar gibi, birbirleriyle son derece güçlü, doğrusal olmayan etkileşimlere sahiptir. Bu etkileşimler, katmanlar arası eksitonların hizmet edebileceği birçok uygulama için çok önemlidir.
Şimdi, Fizik Bölümü'nden Profesör Richard Warburton ve İsviçre Nanobilim Enstitüsü (SNI) tarafından yönetilen gruptan araştırmacılar, Basel Üniversitesi bu iki tür elektron-delik çiftini, ikisini benzer enerjilere getirerek birleştirdiler.
Bu, katmanlar arası eksitonların ayarlanması nedeniyle mümkün oldu. Ortaya çıkan birleşme, iki tür elektron-delik çiftinin özelliklerinin birleşmesine neden olur ve bilim adamlarının yalnızca çok parlak değil aynı zamanda çok güçlü etkileşime giren birleştirilmiş parçacıkları uyarlamasına olanak tanır.
Lukas Sponfeldner, SNI Ph.D.'de doktora öğrencisi. Okul ve makalenin ilk yazarı Phys.org'a anlattı, "Bu, her iki tür elektron deliği çiftinin yararlı özelliklerini birleştirmemize olanak tanıyor. Bu birleştirilmiş özellikler, fotonların önemli bir unsuru olan yeni bir bireysel foton kaynağı üretmek için kullanılabilir. kuantum iletişimi".
Bilim adamları ayrıca bu karmaşık elektron-delik çifti sisteminin, mekanik veya elektronik alanlarındaki klasik modeller kullanılarak simüle edilebileceğini de gösterdi.
Profesör Richard Warburton şunları söyledi: "Özellikle elektron-delik çiftleri, salınan kütleler veya devreler olarak çok etkili bir şekilde tanımlanabilir. Bu basit ve genel analojiler, yalnızca molibden disülfitte değil, aynı zamanda diğer birçok malzeme sistemi ve bağlamında da birleştirilmiş parçacıkların temel özelliklerini daha iyi anlamamıza yardımcı oluyor."
Dergi Referans:
- Lukas Sponfeldner ve diğerleri, İki Katmanlı MoS2'de Kapasitif ve İndüktif Olarak Eşleşmiş Eksitonlar, Physical Review Letters (2022). DOI: 10.1103 / PhysRevLett.129.107401
