Elektron-hul-par i todimensionelle krystaller

Når lys med en bestemt frekvens rammer en halvlederkrystal, det absorberes og producerer excitation, en tilstand af højere energi. I solceller, denne energi omdannes til elektricitet. I todimensionelle krystaller, som kun består af nogle få atomlag, såkaldte "excitoner" er hovedpersonerne i disse processer. Disse excitationer består af en partikel med positiv ladning og en med negativ ladning. Endnu, todimensionelle krystaller er vært for en mangfoldighed af excitoner, hvilket gør det svært at skelne den slags excitoner i specifikke situationer. Forskere ved TU Dresden, i samarbejde med et internationalt team, har nu identificeret arten af ​​mellemlags excitoner i todimensionelle krystaller. Deres resultater blev offentliggjort i tidsskriftet Naturfysik .

De todimensionelle krystaller er en slags "sandwich" lavet af enkeltlag af molybdændisulfid og wolframdiselenid. Hvert lag har en tykkelse på kun tre atomer. I laboratoriet, lagene stables et efter et. "Det, der gør interlayer-excitoner så specielle, er de to ladede partikler, der adskilles i rummet. Det blev antaget, at den positive er placeret i wolframdiselenidet og den negative i molybdændisulfidet, " siger Dr. Jens Kunstmann fra formanden for teoretisk kemi ved TU Dresden. "Vi var nu i stand til at vise, at partikler med positiv ladning kan findes i begge lag, og derfra, mellemlags excitonerne er bundet til hinanden på en meget stærkere måde end tidligere antaget."

Teoretiske såvel som eksperimentelle grupper samarbejdede i løbet af dette globale samarbejde. Dresden-gruppen bidrog med teoretiske beregninger og analyser i samarbejde med prof. Andrey Chaves fra Universidade Federal do Ceará i Fortaleza, Brasilien, og prof. David R. Reichman fra Columbia University i New York. Eksperimenterne blev udført af gruppen af ​​prof. Tobias Korn fra Universität Regensburg. Blandt dem var Fabian Mooshammer og Philipp Nagler, som har bidraget til denne forskning i løbet af deres master- og doktorafhandlinger.

"Vi er stadig i begyndelsen, vi ved stadig ikke med sikkerhed, hvordan interlayer-excitoner i andre todimensionelle krystaller ser ud, " Dr. Kunstmann siger. "Men vi er alligevel fascineret af disse excitons. Den rumlige adskillelse af ladningerne kunne muliggøre kondensering af excitoner til en makroskopisk kvantetilstand, samt konstruktion af højeffektive solceller."