16:38 2024-05-02 science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu

_ Vibrații bune: Laserele cu energie scăzută induc excitația atomică în materialele semiconductoare

_ Vibrații bune: scăzute -laserele energetice induc excitația atomică în materialele semiconductoare

Semiconductorii reprezintă o piatră de temelie a tehnologiei de ultimă generație, așa că o nouă metodă de a excita atomii din materialele semiconductoare este probabil să excite o gamă largă de cercetători și industrii.

Prin valorificarea impulsurilor terahertzi ultrarapide intense și de bandă largă, oamenii de știință de la Universitatea Națională Yokohama și colegii lor de la Institutul de Tehnologie din California au demonstrat excitația atomică într-un material semiconductor bidimensional, avansând dezvoltarea dispozitivelor electronice. .

Lucrarea lor a fost publicată pe 19 martie și apare ca o alegere a editorului în revista Applied Physics Letters.

Materialele bidimensionale (2D) sau nanomaterialele sub formă de foi sunt platforme promițătoare pentru viitoare aplicații de semiconductori datorită proprietăților lor electronice unice. Dicalcogenurile metalice de tranziție (TMDs), un grup proeminent de materiale 2D, constau din straturi de atomi de metal de tranziție plasați între straturi de atomi de calcogen.

Aranjați într-o structură reticulat, acești atomi pot vibra sau oscila în jurul echilibrului lor. poziții — această excitație coerentă este cunoscută sub numele de fonon coerent și joacă un rol crucial în determinarea și controlul proprietăților materialului.

În mod tradițional, fononii coerenți sunt induși de lasere cu impulsuri ultrascurte în regiunile vizibile și în infraroșu apropiat. Metodele care utilizează alte surse de lumină rămân limitate.

„Studiul nostru abordează întrebarea fundamentală a modului în care fononii coerenți sunt induși de laserele cu frecvență terahertzi ultrarapide – sau fotonii de energie scăzută – în materialele TMD”, a spus Satoshi Kusaba, un profesor asistent la Școala Absolventă de Științe de Inginerie a Universității Naționale Yokohama și primul autor al studiului.

Radiația terahertz se referă la undele electromagnetice cu frecvențe în intervalul teraherți, între frecvențele microunde și infraroșu. Echipa de cercetare a pregătit impulsuri de teraherți de bandă largă ultrarapide pentru a induce dinamica coerentă a fononilor în peliculele subțiri ale unui TMD numit WSe2.

O configurație precisă și sensibilă a fost aranjată pentru detectarea anizotropiei optice, cu alte cuvinte, cum se comportă lumina atunci când trece prin material. Cercetătorii au investigat modificările orientării câmpului electric al impulsurilor laser ultrascurte pe măsură ce interacționează cu materialul; aceste modificări sunt cunoscute sub numele de rotație de polarizare.

Observând cu atenție mica anizotropie optică indusă, echipa a reușit să detecteze semnalele de fonon induse de pulsurile de teraherți.

„Cea mai importantă constatare din studiul nostru este că excitația cu teraherți poate induce fononi coerenți în TMD printr-un proces distinct de excitare a frecvenței sumei”, a spus Haw-Wei Lin, Ph.D. candidat la Institutul de Tehnologie din California la momentul cercetării și co-primul autor al acestui studiu.

„Acest mecanism, care este fundamental diferit de procesele de absorbție rezonantă și liniară, implică energia combinată a doi teraherți. fotoni care se potrivesc cu cel al modului fonon."

Deoarece simetria modurilor fononului care pot fi excitate prin acest proces de sumă de frecvență este complet diferită de cea a procesului liniar rezonant mai tipic, procesul de excitare cu succes utilizat în acest studiu este important pentru controlul complet al mișcărilor atomice din materiale. Implicațiile descoperirilor studiului se extind dincolo de cercetarea fundamentală, fiind promițătoare pentru o varietate de aplicații din lumea reală.

„Cu procesul de excitare a frecvenței suma, putem controla în mod coerent pozițiile atomice bidimensionale folosind excitația teraherți, ", a spus Kusaba. „Acest lucru ar putea deschide ușa pentru controlul stărilor electronice ale TMD-urilor, ceea ce este promițător pentru dezvoltarea valleytronics și a dispozitivelor electronice care utilizează TMD-uri pentru consum redus de energie, calcul de mare viteză și surse de lumină specializate”.

Alți contribuitori includ Ryo Tamaki, Ikufumi Katayama și Jun Takada de la Universitatea Națională Yokohama; Geoffrey A. Blake de la Institutul de Tehnologie din California.

(Fluierul)

Inapoi