مشاهده intervalley انتقال می تواند افزایش valleytronic علم و فناوری

ریورساید کالیفرنیا. - یک تیم تحقیقات بین المللی به رهبری دانشمندان در دانشگاه کالیفرنیا در ریورساید نشد و انتشار نور از یک نوع جدید از انتقال الکترونیکی بین دره های شناخته شده به عنوان intervalley انتقال.

پژوهش فراهم می کند یک راه جدید برای خواندن از دره اطلاعات به طور بالقوه منجر به نوع جدیدی از دستگاه های.

زمان تکنولوژی نیمه هادی با استفاده از الکترونیکی شارژ و یا چرخش به ذخیره و پردازش اطلاعات مربوط به فن آوری به نام الکترونیک و spintronics بود. برخی از نیمه هادی ها شامل انرژی محلی دره در خود الکترونی ساختار نواری است که می تواند مورد استفاده قرار گیرد به رمز, روند, و ذخیره اطلاعات و ظهور نوع جدیدی از تکنولوژی به نام valleytronics.

"Valleytronics فراهم می کند یک مسیر جایگزین به مهندس سیستم های اطلاعات علاوه بر متعارف الکترونیک و spintronics" گفت: Chun Hung "جاشوا" لیو استادیار در دانشکده فیزیک و نجوم در دانشگاه ریورساید که رهبری تحقیقات در intervalley انتقال در تک لايه تنگستن diselenide (WSe₂). "کار جدید ما می تواند سرعت توسعه valleytronics."

Monolayer WSe₂ امیدوار کننده است valleytronic مواد به دلیل آن دارای دو دره با مخالف پویا ویژگی در ساختار نواری. این مواد می توانند به شدت با نور, برگزاری, وعده های نوری قابل کنترل valleytronic برنامه های کاربردی.

Excitons

زمانی که تک لايه WSe₂ جذب یک فوتون محدود الکترون می تواند در یک دره پشت سر گذاشتن یک الکترون خالی یا سوراخ. به عنوان سوراخ رفتار مانند یک الکترون با بار مثبت الکترون و حفره می تواند به جذب یکدیگر به شکل محدود دولت به نام یک exciton. چنین exciton با هر دو الکترون و حفره در همان دره ای است به نام intravalley exciton. زمان exciton تحقیقات در monolayer ولی نیمه هادی ها تمرکز عمدتا بر intravalley excitons که می تواند نور منتشر می کنند.

یک الکترون و یک سوراخ در مقابل دره همچنین می توانید فرم exciton نام intervalley exciton که یک رمان جزء در valleytronics. قانون حرکت, حفاظت, اما, ممنوع, یک الکترون و یک سوراخ در مقابل دره از recombining به طور مستقیم به نور منتشر می کنند. به عنوان یک نتیجه intervalley excitons هستند "تاریک" و در طیف های نوری.

این UCR رهبری تیم تحقیقاتی در حال حاضر مشاهده تشعشع نور از intervalley excitons در monolayer WSe₂. این تیم متوجه شد که اگر چه intervalley excitons ذاتا تاریک آنها منتشر می کنند می تواند مقدار قابل توجهی از نور با کمک یا نقص یا شبکه ارتعاشات در مواد.

"پراکندگی با نقص و یا شبکه ارتعاشات می تواند برای جبران حرکت تطابق بین یک الکترون و یک سوراخ در مقابل دره" لیو گفت. "این اجازه می دهد تا ما را به رعایت انتشار نور intervalley excitons."

"اگر چه این فرآیند شامل پراکندگی با نقص و یا شبکه ارتعاشات به intervalley نور انتشار توسط قطبش دایروی" گفت: Erfu لیو یک پژوهشگر فوق دکترا در Lui آزمایشگاه و نویسنده اول این مقاله پژوهشی است. "چنین دایره نور قطبش اجازه می دهد تا ما را به شناسایی exciton دره پیکربندی. این نوری قابل خواندن دره پیکربندی بسیار مهم است برای ساخت intervalley excitons مفید برای valleytronic برنامه های کاربردی."

Trions

علاوه بر excitons, تک لايه WSe₂ نیز میزبان trions که شامل دو الکترون و یک سوراخ یا دو حفره و یک الکترون. Trions نیز باید به خوبی تعریف شده ولی تنظیمات برای valleytronic برنامه های کاربردی. در مقایسه با شارژ-خنثی excitons حرکت از trions کنترل می شود توسط یک میدان الکتریکی با توجه به خالص خود را شارژ الکتریکی است.

یک trion به طور کلی می تواند پوسیدگی را از طریق دو مسیر. برای مثال برای یک trion متشکل از یک intravalley الکترون-حفره جفت و یک سوراخ در مقابل ولی به پوسیدگی الکترون می توانید انتخاب کنید به ترکیب با سوراخ در همان دره یا با سوراخ در مقابل دره. این افزایش می دهد به دو trion فروپاشی مسیرهای با intravalley و intervalley الکترون-حفره نوترکیبی. این intravalley trion فروپاشی شده است بسیار مورد مطالعه قرار گرفته اما intervalley trion فروپاشی گزارش نشده است تا کنون.

این UCR رهبری تیم نشان داده intervalley trion پوسیدگی برای اولین بار.

"اگر چه یک trion می تواند پوسیدگی را از طریق هر intravalley یا intervalley فروپاشی این دو انتقال همان انرژی و به سختی می توان در طیف های نوری," او گفت:. "اما هنگامی که یک میدان مغناطیسی اعمال می شود انرژی از intravalley و intervalley انتقال تبدیل خواهد شد متفاوت است."

این تیم انجام آزمایش در آزمایشگاه ملی میدان مغناطیسی بالا آزمایشگاهی در تالاهاسی ، آنها نشان می دهد هر دو intravalley و intervalley فروپاشی مسیرهای trions.

"نتایج ما با ارائه کامل تر چند تصویر از trion پویایی در monolayer WSe₂" گفت: ارمیا ون Baren یک دانشجوی کارشناسی ارشد در Lui آزمایشگاه که سهام برابر با نویسندگی با لیو. "آنها در ساخت موجود تنها راه شرح trions در 2-D مواد و کلیدی برای پیشبرد trion-بر اساس valleytronic علم و فن آوری است."

این مقاله تحقیقی منتشر شده در Physical Review Lettersاست که با عنوان "چند نوری نوترکیبی از intervalley تیره excitons و trions در monolayer WSe₂." نتایج جستجو مربوط بودند و به تازگی گزارش شده توسط دو نفر دیگر از تیم های تحقیقاتی به رهبری دانشمندان در موسسه پلی تکنیک رنسلیر و دانشگاه واشنگتن است.

###

لیو گیرنده های اخیر از بنیاد ملی علوم معتبر علمی در اوایل توسعه حرفه ای (حرفه ای) جایزه; Liu و ون Baren ملحق شدند در این مطالعه توسط ناتانیل گابور از UC ریورساید; Ching-Tang لیانگ و Yia-چانگ چانگ از مرکز تحقیقات علوم کاربردی در دانشگاه Sinica در تایپه, تایوان; و تاکاشی Taniguchi و کنجی واتانابه از موسسه ملی علم مواد در تسوکوبا ژاپن.

دانشگاه کالیفرنیا در ریورساید (http://www.ucr.edu) یک دکترای پژوهش دانشگاه یک آزمایشگاه زندگی برای پیشگامانه اکتشاف مسائل مهم داخلی جنوب کالیفرنیا دولت ها و جوامع در سراسر جهان است. بازتاب کالیفرنیا متنوع فرهنگ UCR است ثبت نام بیش از 24,000 دانش آموزان است. پردیس افتتاح یک دانشکده پزشکی در سال 2013 رسیده است و قلب Coachella Valley با راه UCR پالم دزرت ، پردیس سالانه ایالت اقتصادی تاثیر تقریبا 2 میلیارد دلار. برای کسب اطلاعات بیشتر ایمیل news@ucr.edu.

سلب مسئولیت: AAAS و EurekAlert! مسئول صحت اخبار منتشر شده به EurekAlert! با کمک موسسات و یا برای استفاده از هر گونه اطلاعات از طریق EurekAlert سیستم.