Forskere modellerer dannelsen af ​​multivalleys i halvledermikrohuler

Alt, hvad vi oplever, er lavet af lys og stof. Og interaktionen mellem de to kan medføre fascinerende effekter. For eksempel, det kan resultere i dannelse af særlige kvasipartikler, kaldet polaritoner, som er en kombination af lys og stof. Et team på Center for Teoretisk Fysik i komplekse systemer, inden for Institute for Basic Science (IBS), modelleret polaritons adfærd i mikrohulrum, nanostrukturer fremstillet af et halvledermateriale klemt mellem særlige spejle (Bragg spejle). Udgivet i Videnskabelige rapporter , denne forskning bringer nye ideer til det nye valleytronics -område.

Kommer fra koblingen af ​​lys (fotoner) og stof (bundet tilstand af elektroner og huller kendt som excitoner), polaritoner har karakteristika for hver. De dannes, når en lysstråle med en bestemt frekvens hopper frem og tilbage inde i mikrohulrum, forårsager den hurtige interkonvertering mellem lys og stof og resulterer i polaritoner med en kort levetid. "Du kan forestille dig disse kvasipartikler som bølger, du laver i vand, de bevæger sig harmonisk sammen, men de holder ikke særlig længe. Polaritons korte levetid i dette system skyldes fotonernes egenskaber, "forklarer hr. Meng Sun, første forfatter til undersøgelsen.

Forskere studerer polaritoner i mikrohulrum for at forstå, hvordan deres egenskaber kan udnyttes til at udkonkurrere de nuværende halvlederteknologier. Moderne optoelektronik læser, behandle, og gemme information ved at kontrollere strømmen af ​​partikler, men leder efter nye mere effektive alternativer, andre parametre, ligesom de såkaldte 'dale' kunne overvejes. Dale kan visualiseres ved at plotte polaritonernes energi til deres momentum. Valleytronics sigter mod at kontrollere dalenes egenskaber i nogle materialer, som overgangsmetaldichalcogenider (TMDC'er), indium galliumaluminiumarsenid (InGaAlAs), og grafen.

At kunne manipulere deres funktioner ville føre til afstembare dale med to klart forskellige tilstande, svarer f.eks. til 1 bit og 0 bit, ligesom on-off-tilstande inden for computing og digital kommunikation. En måde at skelne dale med det samme energiniveau på er at opnå dale med forskellig polarisering, så elektroner (eller polaritoner) fortrinsvis ville indtage en dal frem for de andre. IBS -forskere har genereret en teoretisk model for dalpolarisering, der kan være nyttig til valleytronics.

Selvom polaritoner dannes ved kobling af fotoner og excitoner, forskergruppen modellerede de to komponenter uafhængigt. "Modellering af potentielle profiler af fotoner og excitoner separat er nøglen til at finde, hvor de overlapper hinanden, og derefter bestemme de minimale energipositioner, hvor dale forekommer, "påpeger Sun.

Et afgørende træk ved dette system er, at polaritoner kan arve nogle egenskaber, som polarisering. Dale med forskellig polarisering dannes spontant, når der tages hensyn til opdelingen af ​​lysstrålens tværgående (dvs. vinkelrette) elektroniske og magnetiske tilstande (TE-TM-spaltning).

Da denne teoretiske model forudsiger, at dale med modsat polarisering kan skelnes og indstilles, i princippet, forskellige dale kunne selektivt ophidses af et polariseret laserlys, fører til en mulig anvendelse i valleytronics.