Японские ученые разработали метод для наблюдения за двумерными полупроводниками, которые называют темными экситонами.
Экситоны — это связанные пары электронов и дырок в твердом теле, которые, в принципе, могут использоваться в качестве носителей информации.
Дырки — это отсутствие электрона, и поэтому они несут заряд, противоположный электрону. Противоположные заряды притягиваются, и электроны, и дырки, связываясь вместе, образуя экситоны, которые затем могут перемещаться по материалу.
Кешав Дани, первый автор исследования и профессор, который возглавляет отдел фемтосекундной спектроскопии
В обычных полупроводниках экситоны гаснут примерно за несколько миллиардных долей секунды. Кроме того, они могут быть «хрупкими», из-за этого их сложно изучать. Но около десяти лет назад ученые открыли двумерные полупроводники: в них экситоны более устойчивы.
Прочные экситоны придают этим материалам действительно уникальные свойства, поэтому во всем мире было проведено множество исследований, в которых были использованы двумерные полупроводники, для того, чтобы создать новые оптоэлектронные устройства. Однако эти работы серьезно тормозило недостаточное техническое оснащения.
Ученым давно известно, что только один тип экситонов, называемый яркими экситонами, может взаимодействовать со светом. Но существуют и другие, так называемые темные экситоны, которые до сих пор не удавалось увидеть. Чтобы визуализировать темные экситоны, ученые модифицировали мощную технику, которая ранее в основном использовалась для изучения одиночных несвязанных электронов.
Группа исследователей предположила: если пучок света, содержащий фотоны с достаточно высокой энергией, использовать для удара по экситонам в полупроводниковом материале, энергия фотонов разрушит экситоны и выбьет электроны из материала. Измеряя направление, в котором электроны вылетают из материала, можно будет определить начальный импульс электронов, когда они были частью экситонов. Благодаря такому способу ученые смогут не только видеть, но и отличать яркие экситоны от темных.
В результате выяснилось, что темных экситонов в полупроводнике больше, чем светлых. А при определенных условиях светлые экситоны могут становиться темными и наоборот. Теперь ученые хотят создать стабильные экситоны, что, как они считают, сможет придать материалам уникальные свойства.
Читать также
Найдено предполагаемое царство исчезнувших хеттов. Что обнаружили археологи?
Ледник «Судного дня» оказался опаснее, чем думали ученые. Рассказываем главное