Необычные ‘квазичастиц в обычном 2D материал

Открытие нового квазичастиц является аналогом открытие новой молекулы, кроме молекул содержат различные элементы, в то время как квазичастицы изготавливаются из фундаментальных частиц и взаимодействий. Так как каждая молекула имеет свои уникальные свойства, так что квазичастицы, и открытие нового приносит ряд возможных технологических применений.

Новая квазичастица под названием ‘polaronic Трион’, обнаружен в дисульфида молибдена (MoS2) команда из Национального университета Сингапура (NUS), могут быть использованы для разработки оптического модулятора для видимого света, который управляется температуры и электрических полей.

Научно-исследовательской работы за этот прорыв был во главе с профессором Т Venkatesan венки, директор НУК институт нанонауки и нанотехнологии (NUSNNI), и было опубликовано в дополнительные материалы по 26 августа 2019 года.

Формирование новых квазичастиц

Квазичастица-это по сути композит, образованный за счет взаимодействия элементарных частиц. Например, кулоновского взаимодействия противоположно заряженных частиц, как электронов, так и дырок в полупроводнике приводит к квазичастица, известный как ‘экситон’. «Недавно сообщалось, что в богатых электронами полупроводников, дополнительный электрон можно привязать к экситона, чтобы сформировать новую квазичастица под названием ‘Трион'», — поделился Проф Venkatesan.

В этом случае, исследователи обнаружили, что когда атомарно тонким слоем MoS2 является, выращенных на одном кристалле титаната стронция (SrTiO3), заряженный Трион в MoS2 может взаимодействовать с атомными колебаниями SrTiO3 решетки, чтобы сформировать новую квазичастиц. Характер этого взаимодействия между электронами и колебаниями решетки (фононами) в твердых телах, что приводит к другому квазичастиц известен как ‘полярона’. Следовательно, они окрестили новый квазичастиц в ‘polaronic Трион’.

«В polaronic Трион может быть представлена как русская чайная кукла или Матрешка. Внутри polaronic компания «Трион» голой «Трион», внутри которого находится экситона, которая сама состоит из электронов и дырок», — пояснил доцент Shaffique Адам, один из ведущих авторов работы, кто из СГУ физический факультет, Йельский университет-СГУ колледж и Центр передовых 2D материалы (CA2DM).

Значение polaronic Трион

«Трионов и экситонов в 2D материалов, таких как цвет MoS2 интересны, потому что они могут поглощать и излучать свет,» сказал д-р Саркар Сумии, первый автор публикации, Кто из NUSNNI и аспирантуру СГУ по интегративной науки и техники. Он обнаружил это явление в своей докторской диссертации проф. Venkatesan.

Он добавил: «Как правило, фононы с энергиями, которые являются слишком большими, чтобы пара с Трион. Это где SrTiO3 Кристалл является особенным, потому что она претерпевает структурный фазовый переход при температуре ниже -120°C и приводит к определенной атомной вибрации, мягкий режим».

Этот мягкий режим есть энергия, которая имеет тот же порядок, что с голой Трион, и обеспечивает прочное сцепление между Трион из MoS2 и SrTiO3 фононы образуют новую сущность, в ‘polaronic Трион’. При нормальных колебаниях кристаллической решетки уменьшается как кристалл замерзает при низких температурах, мягкий режим вибрации, с другой стороны, весьма усиленной, согласуется с наблюдениями.

Другое важное свойство этих квазичастиц является его чувствительность к электрическим полям. Доктор Sreetosh Госвами из NUSNNI, который является одним из ведущих авторов этого документа, разработать, «то, что мы наблюдаем здесь-это взаимодействие тела и тюнинга, что взаимодействие с внешним электрическим полем. Это Святой Грааль в области физики конденсированного состояния, и такие примеры довольно редки.»

Он продолжил: «Для меня, самая захватывающая часть всего этого исследования является электрическое поле перестройки трионов polaronic манипулируя мягких фононов в SrTiO3. Умение настроить свою энергию почти на 40 МэВ с помощью напряжения смещения гораздо больше, чем любой другой, что сообщалось ранее, и требуется лишь незначительное количество внешней энергии».

Теоретически, втулка является необычным, поскольку это первое наблюдение такого сильного взаимодействия фононов межфазной с участием фононов вращения. «Мы расширили старый результат, Фейнман и Фрелих, чтобы объяснить это взаимодействие. На самом деле, 2Д материалами всячески взаимодействовать с окружающей средой, и это было очень важно, чтобы эта связь», — добавил д-р Максим Трушин, физик-теоретик CA2DM, которые выполнили все расчеты, включенные в бумагу и предложила квазичастиц картинку, чтобы объяснить наблюдаемые явления.

Следующие шаги

Д-р Мэтью Сину, который инициировал 2Д усилий материалами в NUSNNI под Проф Venkatesan и является ключевым игроком в данном исследовании, предусматривает более широкую картину к этому открытию. Он сказал: «90 процентов исследований на 2D материалов используют SiO2 или гексагонального нитрида бора в качестве субстратов. Это может быть здорово, чтобы изучить квантовые свойства 2D материалы, но если вы хотите, чтобы изучить взаимодействие интерфейс, оксидных подложек может быть гораздо интереснее, как они имеют богатый квантовых функций. В данной работе мы сообщаем о взаимодействии между цвет MoS2 и SrTiO3, но существует гораздо больше возможностей для изучения.»

В последнее время наблюдается большое возбуждение в отношении межсоединений экситонов на основе. «В polaronic Трион взимается и, следовательно, было бы проще управлять с нанесенными напряжения, тем самым делая его одним из ключевых игроков в этой сфере», — заключил Проф Venkatesan. «Фактически мы уже начали наблюдать трионов polaronic в другие 2D полупроводников и работаем, чтобы продемонстрировать функциональные устройства на основе этого новых квазичастиц.»