Forskere styrer med succes optisk respons af atomisk tynde materialer på kort tidsskala

(Phys.org) – Et team af forskere med medlemstilknytning til Columbia og Stanford Universiteter har fundet en måde at kontrollere den optiske respons af atomisk tynde materialer på ekstremt korte tidsskalaer. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Naturfotonik , holdet beskriver deres tilgang, og hvorfor de mener, at det kunne hjælpe i udviklingen af ​​fotoniske enheder.

Som en del af deres bestræbelser på bedre at forstå overgangsmetal-dichalcogenider (TMDC'er går fra at være indirekte båndgab-halvledere, når de findes i bulk til direkte båndgab-halvledere, når de reduceres til en eller to atomtykke prøver og kan bruges til at skabe film, der er nyttige i optiske applikationer) så på 2D-prøver af wolframselenid for at hjælpe med at give svar. TMDC'er er angivet med strukturen, MX ₂ , hvor M er et bestemt overgangsmetal og X er et kalkogen, altså wolframselenid, er WS _2.

Holdet udsatte et-atom og to-atom tykke prøver af materialet for meget korte lasersprængninger, bemærker fotoresponsen over en bred vifte af frekvenser. Ved at gøre sådan, forskerne bemærker, fik materialet til at absorbere exciterede ladningsbærere, hvilket fik materialet til på nogle måder at virke som et metal. Transportørerne, de bemærker også, ændrede karakteren af ​​de exciterede tilstande - i tider med høj excitation, afgifterne annullerede hinanden, efterlader plasma, der var fri for elektroner og huller, aka en Mott-overgang - et eksempel på en kontrolleret optisk respons. I fravær af så høje excitationer, en exciton skabes normalt på grund af tiltrækningen af ​​bærerne.

Mott-overgange i TMDC'er er centrale for forskning, der involverer mangekroppet fysik, og andre forskere vil sandsynligvis tage til efterretning, at det nu er klart, at mindst én type er i stand til at modstå angrebet af hurtige laserimpulser – det foreslår dem til mulig brug i solceller eller andre applikationer, hvor et materiale vil blive udsat for barske forhold.

Holdet mener, at deres resultater kan føre til fremskridt inden for fleksible skærme, gør dem billigere at producere og også i forskellige andre elektroniske enheder. De planlægger at fortsætte deres arbejde, i håb om at lære mere om, hvordan elektroner i sådanne materialer interagerer.

© 2015 Phys.org