新材料可助力室温下控制发射中子和带电激子

 

  激子由激光照射到半导体器件上产生。它们可以在没有净电荷交换的前提下传递能量,通过极度灵敏的电荷耦合装置(CCD)相机可以检测到激子在相互作用或者同周围环境作用之后转换为光。这一现象对开发新技术至关重要。

 

  砷化镓是半导体行业的常用材料,大部分团队之前的研究工作也都是基于砷化镓(GaAs)的结构。不过,遗憾的是,他们研发出的设备有一个基本的限制——低温(低于100 K),这一限制就切断了几乎任何潜在的商业应用。

 

  加州大学圣地亚哥分校物理系研究生,即该论文的作者Erica Calman说:“我们之前的结构是由薄层砷化镓沉积在特定厚度和序列的衬底上,来达到我们想要的特定属性。“

 

  为了开发出这种室温下工作的新设备,物理学家们转向一种新的结构,这种结构是由仅一个原子层厚的二硫化钼(MoS2)和六方氮化硼(HBN)的超薄层组成。

 

  这种超薄层通过著名的“Scotch tape”法或由Andre Geim开发的机械剥离法可以得到。Andre Geim凭借二维材料石墨烯的开创性成果在2010年获得诺贝尔物理学奖。

 

  Calman解释说:“我们设计的这种结构使可以使激子间的联系更加紧密,这样他们就可以在室温存在,而砷化镓激子在温室时则发生分解。”

 

  这种激子可以形成一种特殊的量子态——玻色-爱因斯坦凝聚态。在超流体粒子中会出现这种状态,不会造成电流粒子的损失。研究小组在低温下观察到砷化镓材料也有这种类似激子的现象。

 

  Calman 说道:“我们的研究结果表明,这种新结构可以在室温工作,通过电压、温度、和激光等可控制发射中子和带电激子。”

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