Коротко
Главная / Наука / Ученые поняли, как управлять свойствами электроники будущего

Ученые поняли, как управлять свойствами электроники будущего

Ученые поняли, как управлять свойствами электроники будущегоПодпишись на ежедневную рассылку РИА Наука

Спасибо за подписку

Пожалуйста, проверьте свой e-mail для подтверждения подписки

Международный научный коллектив с участием ведущего ученого Национального исследовательского технологического университета «МИСиС», профессора Готтхарда Сейферта научился управлять экситонными (лат. «excito» – «возбуждаю») эффектами в двумерных полупроводниках. Исследование, опубликованное в «Nature Physics» – важный шаг к созданию электроники с управляемыми свойствами. 

Изучение двумерных (двумерными называют системы, где электроны двигаются лишь по двум координатам) материалов – одна из самых актуальных задач для науки. Именно за открытие и исследование первого такого материала (графена) в 2010 году была вручена Нобелевская премия по физике.

Из-за своих свойств двумерные материалы выступают основой для элементов компактной электроники нового поколения. Например, двумерный дисульфид молибдена (MoS2) имеет высокую подвижность заряда и отношение «вкл/выкл» в транзисторном элементе – все это говорит о возможности серьезно повысить скорость работы электроники на его основе.

В 2017 году полноценное применение этого материала резко приблизилось с описанием механизма заращивания дефектов структурой MoS2, которое опубликовал в журнале «ACS Nano» профессор Готтхард Сейферт. А сами ученые продолжили изучать свойства двумерных материалов.

«Исключительные оптические свойства монослоев таких материалов, как дисульфид молибдена и диселенид вольфрама (WSe2), обусловлены экситонами: связанными парами электрон-дырка (квазичастица, выступающая носителем положительного заряда)», – рассказывает ведущий ученый НИТУ МИСиС, профессор Готтхард Сейферт.

Ученые поняли, как управлять свойствами электроники будущегоЭкситоны в гетероструктурах Mos2/WSe2При этом создание гетероструктуры MoS2/WSe2 путем укладки отдельных монослоев друг на друга приводит к возникновению в ней экситона нового типа, где электрон и дырка пространственно разделены на разные слои. 

«Благодаря использованию методов спектроскопии и квантово-химических расчетов из первых принципов мы выявили частично-заряженную пару электрон-дырка в MoS2/WSe2, а также ее локализацию. Нам удалось контролировать энергию излучения этого нового экситона путем изменения относительной ориентации слоев», – поясняет новый результат Готтхард Сейферт.

Межслоевые экситоны дают особый оптический сигнал, отображающий то, что происходит при укладке слоев, и могут считаться идеальными для экспериментов квантовой электроники по контролю электронов в «долинах» (локальных минимумах зон проводимости) полупроводников. За счет помещения электрона в одну из таких «долин» должно происходить максимально эффективное кодирование информации.

По словам Сейферта, далее коллектив намерен исследовать, как именно вращение слоев влияет на электронные свойства материалов и того, что будет из них создаваться: элементов солнечных панелей, транзисторов и других устройств. 

Источник: mk.ru