Международная команда исследователей, включая ведущего ученого НИТУ МИСиС профессора Готтхарда Сейферта, достигла умения контролировать экситонные эффекты в ультратонких двумерных полупроводниках. Это исследование открывает путь к созданию электроники со свойствами, которыми можно управлять!
Эра двумерных материалов начинается
Изучение двумерных материалов, где электроны перемещаются лишь в двух измерениях, представляет одну из ключевых научных задач. Нобелевская премия по физике 2010 года за исследование графена красноречиво подтверждает их огромную значимость.
Основа электроники будущего
Благодаря уникальным качествам, двумерные материалы являются фундаментом для элементов сверхкомпактной электроники. Дисульфид молибдена (MoS2), например, демонстрирует отличную подвижность заряда и высокое соотношение включения и выключения в транзисторах. Это ключ к радикальному повышению скорости работы электронных устройств.
В 2017 году профессор Готтхард Сейферт внес фундаментальный вклад, описав механизм восстановления дефектов кристаллов MoS2. Работа ученых по исследованию двумерных материалов была продолжена с удвоенной энергией.
Магия экситонов и двумерных гетероструктур
"Уникальные оптические свойства одноатомных слоев дисульфида молибдена и диселенида вольфрама (WSe2) обязаны своим существованием экситонам: связанным парам электрон-дырка", объясняет профессор Готтхард Сейферт из НИТУ МИСиС.
Формирование гетероструктуры MoS2/WSe2 простым наложением монослоев ведет к появлению совершенно нового типа экситона. В нем электрон и дырка пространственно разделены, находясь в разных слоях материала!
Контроль над энергией света: новое достижение
"Мы применили спектроскопию и квантово-химические расчеты, чтобы обнаружить и локализовать разделенную зарядовую пару в MoS2/WSe2. Нашим успехом стал контроль энергии излучения этого нового экситона через управление ориентацией слоев!", с оптимизмом делится результатом профессор Сейферт.
Межслоевые экситоны создают уникальный оптический отклик, точно отражающий процессы внутри структуры. Они становятся идеальной платформой для квантово-электронных экспериментов по контролю электронов в "долинах" полупроводников! Такой подход обещает максимально эффективное кодирование информации.
Перспективы и дальнейшие шаги
По словам Сейферта, команда сосредоточится на изучении влияния вращения слоев на электронные свойства материалов. Исследования охватят перспективы создания солнечных элементов, прогрессивных транзисторов и других устройств нового поколения.
