Физики нашли способ в 100 раз продлить срок жизни экситонов

Полупроводники – класс кристаллических твердых тел, электрическая проводимость которых занимает промежуточное положение между проводником и изолятором. Этой проводимостью можно управлять извне, либо легированием, либо электрооптическим стробированием, поэтому они стали ключевыми компонентами для производства диодов и транзисторов.

Двухмерные дихалькогениды переходных металлов (TMD) – это новый тип сверхтонких полупроводников, известных ученым уже примерно десять лет. Команда физиков из США изучила оптико-электронные свойства и возможность производства двухмерной формы TMD, https://phys.org/news/2022-06-physicists-solid-excitons-life... Phys.org.

Оптические свойства материала отчасти определяются поведением экситонов, квазичастиц, переносящих энергию, оставаясь при этом электрически нейтральными. «Когда полупроводник абсорбирует фотон, он создает в полупроводнике отрицательно заряженный электрон, соединенный с положительно заряженной дыркой для сохранения нейтрального заряда. Эта пара и есть экситон. Две части не полностью свободны друг от друга – между ними все еще есть кулоновское взаимодействие», - сказал профессор Антон Малко, автор статьи об исследовании.

Он и его команда были удивлены, когда увидели, что экситоны в созданных ими TMD действовали в 100 раз дольше, чем в других аналогичных материалах, изготовленных другими способами. С точки зрения оптики двухмерные образцы материала вели себя совершенно иначе, чем все, что ученые видели за последние 10 лет работы с TMD.

Причина увеличенного срока службы, по мнению Малко, в непрямых экситонах, неактивных оптически. Они служат своеобразными резервуарами, которые медленно питают оптически активные экситоны.

«Увеличенный срок службы открывает очень интересные возможности применения, - сказал ученый. – Когда экситон исчезает всего через 100 пикосекунд или быстрее, нет времени его применить. Но в этом материале мы можем создать резервуар неактивных экситонов, которые существуют намного дольше – несколько наносекунд, а не сотни пикосекунд. С этим можно многое сделать».

Исследователи японского Университета Косю нашли https://hightech.plus/2018/07/06/yaponskie-uchenie-preodolel... расщепления энергии в органических светодиодах и преодолели 100-процентный лимит выработки экситонов, связанных пар электрон-дырка. Это открытие позволит изготавливать дешевые и интенсивные источники света для сенсоров и телекоммуникации.