Forskere opdager en ny todimensionel halvleder

Forskere fra Valencia Unviersity (UV) har opdaget en todimensionel halvleder, der har sine excitoner orienteret på en ny måde, baner vejen for generering af integrerede fotoniske chips.

Den anden kvantiske revolution, der finder sted i dag, ledes i Europa af Quantum Flagship -programmet, som har til hensigt at tage kvantiske processer fra laboratoriet til markedet. I de nye todimensionelle materialer, såsom grafen eller todimensionale halvledere, kvantiske fænomener lader deres traditionelle felt med lave temperaturer forekomme selv ved stuetemperatur. Dette faktum, hvilket er meget usædvanligt, har bidraget til, at todimensionale halvledere er et af hovedfokuspunkterne i Quantum Flagship for at skabe forstyrrende teknologier, der giver plads til salgbare enheder, der udnytter de kvantiske egenskaber af lys og stof med, for eksempel, anvendelser inden for signalkryptering og sikker kommunikation.

I halvledere, partiklen, der er ansvarlig for lysabsorption og emissioner, er elektronhullet kendt som exciton. At kende og kontrollere egenskaberne for excitoner i todimensionale halvledere er nøglen til udviklingen af ​​kvanteteknologier, der skal udvikles inden for rammerne af Quantum Flagship. I det omfang distributionen af ​​excitonerne i en todimensionel halvleder i sig selv kan definere, hvilken type optoelektronisk enhed der kan fremstilles for at udnytte det kvantiske lys, som den todimensionale halvleder kan udsende.

Excitonerne for halvleder, der tidligere er undersøgt, har en i det væsentlige horisontal orientering, med de fordele og begrænsninger, dette indebærer. Imidlertid, en forskergruppe ved Material Science Institute (ICMUV) og Institut for Anvendt Fysik og Elektromagnetisme ved Valencia Universitet (UV), i samarbejde med en gruppe ved Heriot-Watt University i Det Forenede Kongerige, har vist, at excitonerne af indiumselenid (InSe) todimensionale halvleder er orienteret vinkelret på atomplanet, i modsætning til resten af ​​todimensionale halvledere opdaget indtil nu.

Denne nye orientering af excitoner åbner dørene for skabelsen af ​​flade optoelektroniske enheder baseret på todimensionale materialer, hvor det kvantiske lys, der udsendes horisontalt, kan opretholdes og transporteres relativt let ved hjælp af de lagdelte InSe-flager.

Gruppen for ICMUV og Institut for Anvendt Fysik, bestående af Daniel Andrés Penares, Rodolfo Enrique Canet Albiach, Marie Krecmarová, Alejandro Molina Sánchez, Juan P. Martínez Pastor og Juan F. Sánchez Royo, deltager i et af de 20 konsortier, der er valgt til den første fase af Quantum Flagship. De har gjort det med deres projekt med navnet S2QUIP "Scalable Two-Dimensional Quantum Integrated Photonics, "hvor de vil udvikle kredsløb af kvantisk fotonik ved at integrere todimensionale halvledermaterialer, der er kompatible med CMOS-teknologi, bruges ofte ved fremstilling af traditionelle integrerede kredsløb. Udviklet i denne ramme, arbejdet kunne løse mange af de flaskehalse, der beskrives i arbejdsplanerne i USA og EU for udvikling af salgbar teknologi til kvantisk information.