Molybden från Australien. Upphovsman:© NUST MISIS
Ett internationellt team av forskare, inklusive NUST MISIS professor Gotthard Seifert, har gjort ett viktigt steg mot kontrollen av excitoniska effekter i tvådimensionella van der Waals heterostrukturer. I framtiden, denna forskning kan bidra till elektronik med mer kontrollerade egenskaper. Forskningen har publicerats i Naturfysik .
Ett tvådimensionellt material med lämpliga elektroniska egenskaper är tvådimensionellt molybdendisulfid (MoS2), som har en enkelskiktsstruktur (ett atomskikt) av molybden beläget mellan två svavelskikt. År 2017, Professor Gotthard Seifert beskrev mekanismen för defektgroning i strukturen av tvådimensionellt molybdendisulfid som en process som gör det möjligt för forskare att dra nytta av tvådimensionell MoS 2 har full potential för mikroelektronik. Detta arbete publicerades i den ledande tidskriften, ACS Nano .
Forskare studerar nu andra tvådimensionella materialegenskaper för tillämpning inom elektronik. Monoskikt av molybden -disulfid (och till exempel, wolframite diselenides — WSe 2 ) har visat exceptionella optiska egenskaper på grund av excitoner, tätt bundna elektronhål (kvasipartiklar som fungerar som bärare av en positiv laddning).
Molybdenatomer. Upphovsman:© NUST MISIS
På samma gång, skapandet av MoS 2 /WSe 2 heterostruktur genom skiktning av separata monoskikt leder till utseendet av en ny typ av exciton, där elektronen och hålet är rumsligt uppdelade i olika lager.
Forskare har visat att excitoner mellan skikt ger en mycket specifik optisk signalvisning när de är skiktade. Detta gör det möjligt för forskare att studera kvantfenomen, vilket gör den idealisk för experiment inom voltronik, ett område med kvantelektronik som försöker styra elektroner i halvledarnas "dalar". I framtiden, dessa genombrott kan leda till det mest effektiva sättet att koda information.
"Tack vare användningen av spektroskopiska metoder och kvantkemiska beräkningar från de första principerna, vi har avslöjat ett delvis laddat elektronhål i MoS 2 /WSe 2 heterostrukturer, samt [elektronhålets] plats. Vi har lyckats styra strålningsenergin för denna nya exciton genom att ändra den relativa orienteringen av lagren, "sade professor Gotthard Seifert.
Enligt Seifert, detta resultat är ett viktigt steg mot att förstå och kontrollera excitoneffekter i Van der Waals heterostrukturer. Forskargruppen fortsätter att studera effekten av lagerrotationer på materialets elektroniska egenskaper. I framtiden, detta gör det möjligt att skapa unika nya material för solpaneler eller elektronik.
