İnqrid Fadelli , Phys.org tərəfindən

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləriTənzimlənən elektrostatik aşqarlama ilə _WS2 /WSe2 _xara super qəfəsdə təbəqələrarası eksiton diffuziyası . Kredit: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-65602-5

Eksitonlar yarımkeçiricilərdə əmələ gələn və elektron cihazlarda enerjinin daşınmasını təmin edən əlaqəli mənfi yüklü elektron və müsbət yüklü dəlik cütləridir. Bu yük daşıyıcı cütləri həmçinin keçid metalı dixalkogenidlərində, keçid metalı və iki xalkogen atomundan ibarət nazik yarımkeçirici materiallarda da əmələ gəlir.

Karnegi Mellon Universiteti, Kaliforniya Riversayd və digər institutların tədqiqatçıları, kiçik bir fırlanma uyğunsuzluğu ilə üst-üstə düşən iki keçid metal dixalkogenid təbəqəsindən ibarət strukturlarda enerji axınını idarə etmək üçün yeni bir strategiya təqdim etdilər. Bu təbəqələrə muar super qəfəsləri də daxildir.

Onların təklif etdiyi yanaşma, Nature Communications jurnalında dərc olunmuş bir məqalədə təqdim edilmiş və eksitonların daşınmasını dəyişdirən şəkildə muar super qəfəslərində elektron vəziyyətlərin aktiv şəkildə tənzimlənməsini nəzərdə tutur.

Məqalənin baş müəllifi Sufei Şi Phys.org-a bildirib ki, “Son bir neçə ildə güclü elektron-elektron və eksiton-eksiton qarşılıqlı təsirlərindən yaranan kvant çoxcisimli fenomenləri öyrənmək üçün _WS2 /WSe2 _üzərində işləyirik “.

“Hətta 2021-ci ildə, güclü elektron-elektron qarşılıqlı təsirini kəşf etdiyimiz zaman , təbəqələrarası eksitonların korrelyasiya olunmuş elektronlarla güclü qarşılıqlı təsir göstərdiyini aşkar etdik və bu da bizi bu elektron-eksiton qarşılıqlı təsirindən eksiton dinamikasını manipulyasiya etmək üçün istifadə etməyə ilhamlandırdı.”Kredit: Yan və başqaları

Muar superqəfəslərində korrelyasiya olunmuş elektronlardan istifadə

Tədqiqatlarının bir hissəsi olaraq, Şi və həmkarları keçid metal dixalkogenid təbəqələri hazırladılar və sonra onları müəyyən bir bucaq altında birləşdirərək xara super qəfəs yaratdılar. Daha sonra iki təbəqə arasında eksitonların əmələ gəlməsini sürətləndirmək üçün optik üsullardan istifadə etdilər.

Tədqiqatçılar sistemlərindəki elektronların sıxlığını modulyasiya etdilər və eksitonların nə qədər və tez yayıldığını qiymətləndirmək üçün ölçmələr topladılar ki, bu da diffuziya kimi tanınır. Nəhayət, onlar müxtəlif elektron fazalardakı eksitonların axınını müqayisə etdilər.

Şi izah etdi: “Sistemimizdəki eksiton diffuziyasını elektrostatik aşqarlama (qapı gərginliyi) ilə idarə etdik ki, bu da muar super qəfəslərində neçə elektronun olduğunu idarə edir. Bu elektronlar bir-biri ilə yüksək dərəcədə qarşılıqlı təsir göstərir və sözdə korrelyasiya olunmuş elektronlardır. Elektronlar Mott izolyatorunda əmələ gəldikdən sonra eksiton diffuziyası çox dəyişir.”

Xüsusilə, Şi və həmkarları aşkar etdilər ki, onların muar super qəfəsindəki elektronlar sözdə Mott izolyator halı yaratmaq üçün kifayət qədər sıx olduqda , sistemdəki eksitonların axını (yəni diffuziya) 100 dəfəyə qədər artır.

Bunun əksinə olaraq, onlar elektronların çox sərt, kristal bənzəri bir naxış şəklində təşkil edildiyi və sözdə Viqner kristal halları yaratdığı vəziyyətlərdə eksiton diffuziyasının bastırıldığını aşkar etdilər.

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 .

Kvant cihazları və optoelektronikanın inkişafı üçün yeni yollar

Bu son iş, keçid metal dixalkogenid əsaslı muar super qəfəslərində eksiton diffuziyasını artırmaq üçün perspektivli bir yanaşma təqdim edir. Bu strategiya tezliklə kvant və optoelektron cihazlarında arzuolunan eksiton vəziyyətlərini yaratmaq üçün istifadə edilə bilər.

Şi bildirib ki, ” 2D yarımkeçiricilərdə güclü eksitonla , informasiya daşıyıcıları kimi elektronlar əvəzinə eksitonlardan istifadə edən mümkün cihazlar üçün eksitonlardan istifadə geniş şəkildə təklif olunub”.

“Lakin, daxili bir problem var, yəni eksiton yük neytraldır və elektronlar kimi elektrik sahəsi ilə asanlıqla idarə oluna bilməz. Korrelyasiya olunmuş elektronlar və eksitonlar arasındakı qarşılıqlı təsirdən istifadə etməklə, elektrik baxımından tənzimlənən eksiton diffuziyasına nail olduq.”

Gələcəkdə digər tədqiqat qrupları komandanın tapıntılarına əsaslanaraq, arzuolunan fiziki vəziyyətlərin yaranmasına təkan vermək üçün bu cihazlar vasitəsilə eksitonların axınını modulyasiya edərək, xara super qəfəslərə əsaslanan yeni texnologiyalar inkişaf etdirə bilərlər. Bundan əlavə, Şi və həmkarları tərəfindən toplanan nəticələr təbəqələrarası eksiton diffuziyasının fiziki əsaslarını və onun eksperimental olaraq necə dəyişdirilə biləcəyini araşdıran daha fundamental fizika tədqiqatlarına ilham verə bilər.

Şi əlavə etdi: “İndi elektrik sahəsi və ya nanoskallı cihaz nümunəsi vasitəsilə eksiton diffuziyasını necə idarə edəcəyimizi daha ətraflı araşdıracağıq”.

“Biz həmçinin eksiton-eksiton qarşılıqlı təsirinin eksiton diffuziyasını daha da manipulyasiya etmək üçün necə istifadə oluna biləcəyini araşdırmaqda maraqlıyıq. Nəhayət, əldə edilən anlayışdan yeni korrelyasiya olunmuş eksiton vəziyyətlərini daha da qurmaq üçün necə istifadə edəcəyimizi araşdırmağı planlaşdırırıq.”

Müəllifimiz İnqrid Fadelli tərəfindən sizin üçün yazılmış, Sadie Harley tərəfindən redaktə edilmiş və Robert Egan tərəfindən faktlar yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmişdir — bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Bu reportaj sizin üçün vacibdirsə, xahiş edirik ianə etməyi düşünün (xüsusilə aylıq). Təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Daha çox məlumat: Li Yan və digərləri, Korrelyasiya olunmuş elektronlarla qarşılıqlı təsiri manipulyasiya etməklə muar eksitonlarının anomal şəkildə artırılmış diffuziyası, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-65602-5 .

Jurnal məlumatları: Nature Communications 

© 2025 Science X Network