Tədqiqatçılar yarımkeçiricilər arasında atom qalınlığında olan interfeyslərdə elektrik yükünün necə ötürüldüyünü aşkar edirlər.

Yarımkeçiricilərə müasir texnologiyanın hər yerində rast gəlinir, elektrik cərəyanını asanlaşdırmağa və ya blok etməyə xidmət edir. Gələcək kompüter və fotovoltaik texnologiyaları üçün iki ölçülü yarımkeçiricilərin potensialını anlamaq üçün Göttingen, Marburq və Kembric Universitetlərindən olan tədqiqatçılar bu materiallarda olan elektronlar və deşiklər arasında yaranan əlaqəni araşdırdılar.

Elektronlar və deşiklər arasındakı əlaqəni qırmaq üçün xüsusi bir üsuldan istifadə edərək, onlar yarımkeçirici interfeysdə yük ötürülməsi prosesləri haqqında mikroskopik bir fikir əldə edə bildilər. Nəticələr Science Advances jurnalında dərc olunub .

İşıq yarımkeçiricilərə düşəndə ​​onun enerjisi udulur. Nəticədə yarımkeçiricidə mənfi yüklü elektronlar və müsbət yüklü dəliklər birləşərək eksitonlar kimi tanınan cütlər əmələ gətirir. Ən müasir iki ölçülü yarımkeçiricilərdə bu eksitonlar fövqəladə yüksək bağlanma enerjisinə malikdirlər. Tədqiqat zamanı tədqiqatçılar özlərinə eksitonun dəliyini araşdırmaq vəzifəsini qoydular.

Göttingen Universitetindən fizik və ilk müəllif Yan Filip Banqın izah etdiyi kimi: “Bizim laboratoriyamızda kvant materiallarında işığın udulmasının yük transferi proseslərinə necə gətirib çıxardığını araşdırmaq üçün fotoemissiya spektroskopiyasından istifadə edirik. İndiyə qədər biz elektron analizatordan istifadə edərək ölçə biləcəyimiz elektron-deşik cütlüyünün bir hissəsi olan elektronlar üzərində cəmləşmişik. İndiyə qədər bizim dəliklərə birbaşa daxil olmaq üçün heç bir yolumuz yox idi. Beləliklə, bizi təkcə eksitonun elektronunu deyil, həm də onun dəliyini necə xarakterizə edə biləcəyimiz sualı maraqlandırdı.

Yeni Eksperimental Texnikalar

Bu suala cavab vermək üçün Göttingen Universitetinin Fizika fakültəsindən Dr Marsel Reutzel və professor Stefan Matiasın rəhbərlik etdiyi tədqiqatçılar yüksək intensivlikli lazerlə birlikdə fotoelektronlar üçün xüsusi mikroskopdan istifadə ediblər. Prosesdə eksitonun parçalanması təcrübədə ölçülən elektronda enerji itkisinə səbəb olur.

Reutzel izah edir: “Bu enerji itkisi elektron və dəliyin bir-biri ilə qarşılıqlı əlaqədə olduğu mühitdən asılı olaraq müxtəlif eksitonlar üçün xarakterikdir.” Tədqiqatçılar hazırkı araşdırmada iki fərqli atomik nazik yarımkeçiricidən ibarət bir quruluşdan istifadə edərək, eksitonun dəliyinin bir yarımkeçirici təbəqədən digərinə günəş hüceyrəsinə bənzər şəkildə keçdiyini göstərdilər. Marburq Universitetində professor Ermin Malicin komandası bu yük transferi prosesini mikroskopik səviyyədə baş verənləri təsvir etmək üçün bir modellə izah edə bildi.

Mathias yekunlaşdırır: “Gələcəkdə biz ultraqısa zaman və uzunluq şkalasında kvant materiallarında yeni fazaları öyrənmək üçün elektronlar və dəliklər arasındakı qarşılıqlı təsirin spektroskopik imzasından istifadə etmək istəyirik. Bu cür tədqiqatlar yeni texnologiyaların inkişafı üçün əsas ola bilər və ümid edirik ki, gələcəkdə buna öz töhfəmizi verəcəyik”.