Varşava Universiteti tərəfindən

redaktə edən: Gaby Clark , rəy verən: Robert Egan

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

K⁺ və K⁻ vadiləri olan keçid metalı dixalkogenid ərintisi MoWSe₂-nin monolayeri. Bənövşəyi xətlər xarici maqnit sahəsini göstərir və onun tətbiqi Zeeman effekti nəticəsində eksiton hal enerjilərinin parçalanmasına səbəb olur. Bu fenomen iki vadidə valent zonası ilə keçirici zonası arasında fərqli ayrılmalar kimi təsvir olunur. Müəllif: Qrjegorz Krasucki, Fizika Fakültəsi, Varşava Universiteti

Alimlər ikiölçülü yarımkeçiricilərin ərintilərində eksitonların maqnito-optik xüsusiyyətlərinin dəqiq idarə olunmasına imkan verən yeni mikroskopik mexanizm müşahidə ediblər. Bu kəşf valleytronikadan istifadə edən cihazlarda texnoloji tətbiqlər üçün real perspektivlər açır. Tədqiqatın nəticələri Physical Review Letters jurnalında dərc edilib .

Komandaya Varşava Universitetinin Fizika Fakültəsinin tədqiqatçıları, Vrotslav Elm və Texnologiya Universiteti, Roma Sapienza Universiteti, Mərkəzi Florida Universiteti, Laboratoire National des Champs Magnétiques Intenses, Sinqapur Milli Universiteti, CNR-IFN, eləcə də Çexiya Respublikasındakı (Kimya və Texnologiya Universiteti, Praqa) və Yaponiyadakı (Milli Material Elmləri İnstitutu) tədqiqat mərkəzləri ilə əməkdaşlıq çərçivəsində daxildir.

Eksitonların 2D materiallarda necə davranması

Bərk cisimlərdə bağlı elektron-deşik cütləri olan eksitonlar, xüsusilə yarımkeçirici keçid metal dixalkogenidlərinin monolayerlərinin ikiölçülü (2D) laylı materialların optik xüsusiyyətlərini müəyyən edir. Xarici maqnit sahəsi monolayerin müstəvisinə perpendikulyar tətbiq edildikdə, birinci Brillouen zonasının qeyri-bərabər vadiləri ilə əlaqəli eksitonların enerji səviyyələri parçalanmaya məruz qalır. Bu fenomen eksitonik Zeeman effekti kimi tanınır.

Zeeman effekti, iki əks dairəvi polyarizasiya (sözdə sağ və sol əlli polyarizasiyalar, σ⁺ və σ⁻) ilə eksiton rekombinasiyasına uyğun emissiya xətlərinin enerji degenerasiyasını aradan qaldırır. Xarici maqnit sahəsində bu parçalanmanın eksperimental müşahidəsi, maqnit sahəsində eksiton maqnit momentinin böyüklüyünü təsvir edən əsas parametr olan eksiton g-amilinin təyin edilməsinə imkan verir. Bu parametr yarımkeçiricinin elektron zolaq quruluşu və 2D materiallarında spin-dərə birləşməsinə yaxından bağlıdır.

Ərinti nümunələri və ölçmə şərtləri

_{Bu tədqiqatın bir hissəsi olaraq, dəqiq nəzarət edilən kimyəvi tərkibə malik Mo x} W _1-x Se ₂ qarışıq ərintilərinin yüksək keyfiyyətli monoqatları tədqiq edilmişdir. Nümunələr Çexiyada sintez edilmiş və Yaponiyada istehsal olunmuş altıbucaqlı bor nitridinin lopaları arasında kapsullaşdırılmışdır.

Müxtəlif molibden və volfram tərkibli bir sıra nümunələr üçün Qrenobldakı Laboratoire National des Champs Magnétiques Intenses laboratoriyasında 10 kelvin temperaturunda və 30 tesla qədər çatan güclü maqnit sahələrində sistematik fotolüminesans ölçmələri aparılmışdır. Dairəvi polyarizasiyalarda yayılan işığın təhlili neytral eksiton g-faktorunun yüksək dəqiqliklə təyin olunmasına imkan vermişdir.

Eksiton g-faktorunun dramatik tənzimlənməsi

Əldə edilən nəticələr, eksiton g-amilinin ərintilərin kimyəvi tərkibindən güclü və qeyri-xətti asılılığını göstərir. Həm MoSe ₂ , həm də WSe _{2 monolayerlərində} g-amil −4-ə yaxın olsa da, qarışıq materialda kəskin dəyişiklik baş verir və təxminən 20% Mo ehtiva edən ərintilər üçün təxminən −10 çox yüksək dəyərlərə çatır. Eksiton g-amilinin belə geniş tənzimləmə diapazonu əvvəllər bu monolayerlərdə müşahidə edilməmişdir. Müqayisəli dəyərlər əvvəllər yalnız yığılmış təbəqələrin dəqiq hizalanmasını tələb edən mürəkkəb xara heterostrukturlarda əldə edilmişdir.

Varşava Universitetinin Fizika fakültəsinin doktorantura tələbəsi və məqalənin ilk müəllifi, magistr Katarzyna Olkovska-Pucko izah edir: “Nəşrimizdə keçid metal dixalkogenid ərintiləri üçün monolayerin kimyəvi tərkibinə nəzarət etməyin bu məqsədə çatmaq üçün kifayət olduğunu göstərdik”.

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Mikroskopik mexanizm və nəzəri anlayış

Bu işin əsas elementlərindən biri müşahidə olunan effektdən məsul olan mikroskopik mexanizmin müəyyən edilməsidir. Maqnito-optik ölçmələrin və ab initio sıxlıq funksional nəzəriyyəsi (DFT) hesablamalarının kombinasiyası göstərdi ki, eksiton g-faktorunun qeyri-xətti modulyasiyası yerli ərinti qeyri-bərabərliyi ilə induksiya edilən K və Q vadiləri arasında keçiricilik zolağı vəziyyətlərinin qarışdırılmasından qaynaqlanır. Bundan əlavə, mexaniki gərginliyin bu effekti daha da artıra biləcəyi göstərilmişdir.

Valleytronics və cihazlar üçün təsirlər

Bu kəşf, valleytronikadan istifadə edən cihazlarda texnoloji tətbiqlər üçün real perspektivlər açır. Bu, yarımkeçiricilərin zolaq strukturundakı enerji ekstremalarından (məsələn, keçid metal dixalkogenidləri) məlumatı kodlaşdırmaq və emal etmək üçün “dərələr” adlanan enerjidən istifadə edən kondensləşdirilmiş maddə fizikası sahəsidir. Şarj və ya spin əsaslı ənənəvi cihazlarla müqayisədə valleytronika daha az enerji istehlakı və daha yüksək hesablama səmərəliliyi təklif edir və bu da yeni informasiya texnologiyalarının inkişafına imkan verir.

Kəşf edilən mexanizm ümumi xarakter daşıyır və ərinti mühəndisliyi ilə hazırlanmış vadi fizikası (və ya valleytronics) kimi təsvir edilə bilən yeni bir tədqiqat istiqaməti açır.

Varşava Universitetinin Fizika Fakültəsinin tədqiqatçısı, professor Maciej Molas izah edir: “Bu, ikiölçülü materialların maqnito-optik xüsusiyyətlərini idarə etmək üçün sadə və miqyaslana bilən bir yanaşma təqdim edir. Bundan əlavə, işıq polyarizasiyasından istifadə edərək seçilmiş K⁺ və K⁻ vadilərində məlumatların kodlaşdırılmasına , emalına və oxunmasına imkan verir. Əhəmiyyətli olan odur ki, çox böyük eksiton g-faktorları nisbətən aşağı maqnit sahəsində güclü vadi parçalanmasına səbəb olur və bu da vaditronik cihazlarda real texnoloji tətbiqlərə imkan verir”.

Nəşr detalları

Katarzyna Olkowska-Pucko və digərləri, Zolaq Vəziyyətlərinin Ərinti ilə İnduksiya Edilmiş Qarışdırılması ilə 2D Kristallarında Son dərəcə Yüksək Eksitonik 𝑔 Faktorları, Fiziki İcmal Məktubları (2026). DOI: 10.1103/lx4n-7bb7

Jurnal məlumatları: Fiziki icmal məktubları 

Əsas anlayışlar

Elektron quruluşOptik və mikrodalğalı hadisələrKvazipartiküllər və kollektiv həyəcanlar2 ölçülü sistemlərYarımkeçiricilərOptik texnikalar

Varşava Universiteti tərəfindən təmin edilir