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印度開發(fā)出具有量子光電子學(xué)性質(zhì)的材料
文章來源：未知 更新時(shí)間：2019-08-29 10:27:04
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據(jù)《印度教徒報(bào)》近日消息，二烯化鎢和二烯化鉬等材料光電子特性（光學(xué)和電子學(xué)的結(jié)合）受到廣泛研究，其一個(gè)關(guān)鍵特性是光致發(fā)光，材料吸收光并以光譜形式重新發(fā)射。印度理工學(xué)院（馬德拉斯分校）研究人員發(fā)現(xiàn)一種方法，通過在二維薄膜上滴注金納米顆粒，可使二烯化鎢的光電子性能提高約30倍。相關(guān)研究成果在《應(yīng)用物理快報(bào)》發(fā)表。 半導(dǎo)體中電子能量占據(jù)帶被稱為價(jià)電子帶。電子在這些帶中時(shí)不會(huì)移動(dòng)，也不會(huì)促進(jìn)傳導(dǎo)。如果受到一個(gè)輸入的小能量刺激，電子就會(huì)被踢進(jìn)所謂的傳導(dǎo)帶，使其離開原來位置，通過移動(dòng)促進(jìn)傳導(dǎo)。當(dāng)一個(gè)電子從價(jià)電子躍遷到傳導(dǎo)帶時(shí)，會(huì)留下一個(gè)叫做“空穴”的陰影。導(dǎo)電帶中電子和價(jià)電子帶中空穴可以結(jié)合在一起，形成一種被稱為激子的復(fù)合物體。硒化鎢的光致發(fā)光就是這種激子的結(jié)果。 激子形成有兩種方式，一種是電子和空穴自旋方向相反，另一種是電子和空穴以相同方向排列。前者稱為亮激子，后者稱為暗激子。由于自旋相反，形成亮激子的電子和空穴可以重新結(jié)合，并在這個(gè)過程中發(fā)出光量子。這種重組方式不存在于暗激子中，因?yàn)殡娮雍涂昭ǖ淖孕瞧叫械模莿?dòng)量守恒定律阻礙它們重新組合。因此暗激子比亮激子存活壽命長。 暗激子需要外部影響來幫助電子和空穴重新結(jié)合，研究人員發(fā)現(xiàn)了這種外部影響。當(dāng)將金納米粒子投到單分子層二烯化鎢表面時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)暗激子與產(chǎn)生的表面場耦合，并重新組合發(fā)出光量子，暗激子在金納米粒子的幫助下“變亮”。這是由于等離子體效應(yīng)，會(huì)產(chǎn)生面外電場，有助于導(dǎo)電帶電子的自旋翻轉(zhuǎn)，從而使暗激子變亮。 光致發(fā)光特性可應(yīng)用于各種器件中，如通信和計(jì)算中使用的量子發(fā)光二極管。這項(xiàng)研究最具挑戰(zhàn)性的方面是這些材料在室溫到100k（約零下173度）之間的光致發(fā)光測量控制。 |
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