Побудовані в лінію квантові точки стають високопровідними – Physics World

Збірки квантових точок, як правило, дуже невпорядковані, але коли грані цих крихітних напівпровідникових структур вишиковуються, як солдати на параді, відбувається щось дивне: точки стають дуже добре проводити електрику. Це висновок дослідників з RIKEN Center for Emergent Matter Science в Японії, які кажуть, що ці впорядковані, квазі-двовимірні «суперґратки» квантових точок можуть уможливити розробку швидшої та ефективнішої електроніки.

Квантові точки — це напівпровідникові структури, які обмежують електрони в усіх трьох просторових вимірах. Це обмеження означає, що квантові точки поводяться певним чином як окремі квантові частинки, навіть якщо вони містять тисячі атомів і мають розміри до 50 нм у поперечнику. Завдяки своїм частинкоподібним властивостям квантові точки знайшли застосування в багатьох додатках оптоелектроніки, включаючи сонячні батареї, системи біологічного зображення та електронні дисплеї.

Однак є заковика. Загальна невпорядкованість збірок квантових точок означає, що носії заряду не проходять через них ефективно. Це робить їхню електропровідність поганою, а стандартні прийоми наведення порядку мало допомагають. «Хоча порядок збірок можна покращити, ми виявили, що цього недостатньо», — каже Сатрія Зулкарнаен Бісрі, який керував дослідженням RIKEN і зараз є доцентом у Токійський університет сільського господарства та технологій.

Новий погляд на квантові точки

Бісрі пояснює, що для покращення провідності квантових точок нам потрібно дивитися на них по-іншому – не як на сферичні об’єкти, як зараз, а як на шматки матерії з набором унікальних кристалографічних властивостей, успадкованих від їх складної кристалічної структури. . «Однакість орієнтації квантових точок також важлива», — каже він. «Розуміння цього дозволило нам сформулювати спосіб керування збиранням квантових точок шляхом налаштування взаємодії між гранями сусідніх квантових точок».

Дослідники створили свої збірки квантових точок або суперґратки, створивши так звану плівку Ленгмюра. Бісрі описує цей процес як трохи схожий на наливання олії на поверхню води та надання їй розтікатися дуже тонким шаром. У їхньому експерименті «масло» — це квантові точки, тоді як «вода» — це розчинник, який допомагає точкам вибірково з’єднуватися одна з одною через певні грані, щоб утворити впорядкований моношар або надгратку.

«Хороші властивості цієї моношарової суперґратки полягають у тому, що великомасштабний порядок і когерентна орієнтація будівельних блоків квантових точок мінімізують енергетичні розлади в усьому зборі», — розповідає Бісрі. Світ фізики. «Це дозволяє більш точно контролювати електронні властивості точок».

Дослідники RIKEN виявили, що вони можуть зробити свою систему в мільйон разів більш провідною, ніж збірки квантових точок, які не були з’єднані епітаксіально таким чином. Бісрі пояснює, що це збільшення провідності пов’язане зі збільшенням рівня легування носіїв заряду в системі. При такому високому допуванні транспортування заряду від однієї квантової точки до іншої більше не регулюється процесом стрибкового транспорту (як це відбувається в ізоляторі), а делокалізованим механізмом транспортування через електронні міні-діапазони – «подібно до того, що відбувається в металевому матеріалі ", - каже Бісрі.

Електронно-діркова симетрія в квантових точках є перспективною для квантових обчислень

Швидші та ефективніші електронні пристрої

Висока провідність і поведінка металів у напівпровідникових колоїдних квантових точках можуть принести значні переваги для електронних пристроїв, дозволяючи розробляти швидші та ефективніші транзистори, сонячні елементи, термоелектрики, дисплеї та датчики (включаючи фотодетектори), додає Бісрі. Ці матеріали також можна використовувати для дослідження фундаментальних фізичних явищ, таких як сильно корельовані та топологічні стани.

Тепер дослідники планують вивчити інші сполуки квантових точок. «Ми також хотіли б досягти подібної або навіть кращої поведінки металу, використовуючи інші засоби, окрім легування, спричиненого електричним полем», — розповідає Бісрі.

Вони детально описують свою поточну роботу Природа зв'язку.

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Додайте собі сили. Доступ тут.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
• ПлатонЕСГ. Автомобільні / електромобілі, вуглець, CleanTech, Енергія, Навколишнє середовище, Сонячна, Поводження з відходами. Доступ тут.
• BlockOffsets. Модернізація екологічної компенсаційної власності. Доступ тут.
• джерело: https://physicsworld.com/a/lined-up-quantum-dots-become-highly-conductive/