Forskare har funnit att ett vinkelrätt magnetfält gör att elektriskt neutrala kvasipartiklar (excitoner) i halvledare beter sig som elektroner i Hall-effekten. Denna upptäckt kommer att hjälpa forskare att studera fysiken hos excitoner och Bose-Einstein-kondensat.

Hall-effekten kan uppnås genom att applicera ett magnetfält i en riktning vinkelrät mot strömflödet av en halvledare eller en metallplatta. I detta fall, alla elektroner kommer att avböjas åt ena sidan, som kommer att ackumulera en negativ laddning, medan den andra sidan har en positiv laddning. Detta resulterar i spänning mellan höger och vänster ändyta av plattan.

ITMO-fysiker har nyligen upptäckt en liknande effekt men för excitoner, sammansatta neutrala kvasipartiklar. Det uppstår när en laser påverkar en halvledarplatta av galliumarsenid, till exempel, i närvaro av ett magnetfält. Det nya fenomenet kallades den anomala exciton Hall-effekten.

"Om du tar en tunn rand av ett halvledarmaterial och lägger det under en laserstråle i rätt vinkel, du kommer att skapa ett riktat flöde av excitongas. Genom att applicera ett vinkelrätt magnetfält på denna film, du kommer att få excitonmolnet att vika åt sidan. Och detta är en komplett analog av Hall-effekten - men för neutralt laddade komposit kvasipartiklar, " förklarar Valerii Kozin, en doktorsexamen student vid ITMO:s fakultet för fysik och teknik.

Denna effekt kommer att hjälpa forskare att separera ljusa och mörka excitoner. När excitongas bildas, vissa excitoner kan avge ljus när elektronen återvänder till sin plats. Sådana kvasipartiklar kallas ljusa excitoner. Andra excitoner försvinner utan ljusemission - dessa är mörka excitoner. Även om det är särskilt svårt att studera och erhålla dem eftersom båda typerna av kvasipartiklar skapas samtidigt, den föreslagna metoden för att separera ljusa excitoner från mörka kommer att framgångsrikt lösa detta problem.

Valerii Kozin medger att den upptäckta effekten sannolikt inte kommer att vara så allmänt tillämpad Hall-effektteknik som används i smartphones, men det kan vara mycket värdefullt för forskare som studerar excitoner. Särskilt, det kommer att förenkla studien av så uppseendeväckande och komplexa materia som Bose-Einstein kondenserar.