Forskere opdager, hvordan man kontrollerer excitationen af ​​elektronik

Et internationalt hold af forskere, herunder NUST MISIS's professor Gotthard Seifert, har taget et vigtigt skridt mod kontrollen af ​​excitoniske effekter i todimensionelle van der Waals heterostrukturer. I fremtiden, denne forskning kunne bidrage til elektronik med mere kontrollerede egenskaber. Forskningen er publiceret i Naturfysik .

Et todimensionelt materiale med passende elektroniske egenskaber er todimensionelt molybdændisulfid (MoS2), som har en enkeltlagsstruktur (et atomlag) af molybdæn placeret mellem to svovllag. I 2017 Professor Gotthard Seifert beskrev mekanismen for defektspiring i strukturen af ​​todimensionelt molybdændisulfid som en proces, der vil gøre det muligt for forskere at udnytte todimensionelle MoS ₂ 's fulde potentielle anvendelse i mikroelektronik. Dette arbejde blev offentliggjort i det førende tidsskrift, ACS Nano .

Forsker studerer nu andre todimensionelle materialers egenskaber til anvendelse i elektronik. Monolag af molybdændisulfid (og, for eksempel, wolframit diselenides—WSe ₂ ) har vist exceptionelle optiske egenskaber på grund af excitoner, tæt bundne par af elektronhuller (kvasipartikler, der fungerer som en bærer af en positiv ladning).

På samme tid, oprettelsen af ​​MoS ₂ /WSe ₂ heterostruktur ved lagdeling af separate monolag fører til fremkomsten af ​​en ny type exciton, hvor elektronen og hullet er rumligt opdelt i forskellige lag.

Forskere har vist, at interlayer-excitoner giver en meget specifik optisk signalvisning, når de er lagdelt. Dette gør det muligt for forskere at studere kvantefænomener, gør den ideel til eksperimenter i voltronik, et felt af kvanteelektronik, der søger at kontrollere elektroner i "dalene" af halvledere. I fremtiden, disse gennembrud kan føre til den mest effektive måde at kode information på.

"Takket være brugen af ​​spektroskopiske metoder og kvantekemiske beregninger fra de første principper, vi har afsløret et delvist ladet elektronhul i MoS ₂ /WSe ₂ heterostrukturer, samt [elektronhullets] placering. Vi har formået at kontrollere strålingsenergien af ​​denne nye exciton ved at ændre lagenes relative orientering, " sagde professor Gotthard Seifert.

Ifølge Seifert, dette resultat er et vigtigt skridt mod at forstå og kontrollere excitoneffekter i Van der Waals heterostrukturer. Forskerholdet fortsætter med at studere effekten af ​​lagrotationer på materialets elektroniske egenskaber. I fremtiden, dette vil give mulighed for at skabe unikke nye materialer til solpaneler eller elektronik.