Хотя электроны были обнаружены различными методами, дырки до сих пор не наблюдались. За этим стоят разные причины: сигнал дырок заслоняется сигналом электронов и / или стратегии выбора элементов не могут быть реализованы, потому что они требуют работы в вакууме, то есть в условиях, далеких от практических, например фаза решения.Лаборатория Маджеда Шерги в EPFL, в Лозаннском центре сверхбыстрой науки, вместе с учеными из Института Поля Шеррера и Аргоннской национальной лаборатории (Чикаго) теперь успешно обнаружила дыры и идентифицировала места их захвата после вышеупомянутого фотовозбуждения в запрещенной зоне. с использованием методов выборки элементов с временным разрешением.
Исследователи использовали новый дисперсионный рентгеновский эмиссионный спектрометр в сочетании с рентгеновской абсорбционной спектроскопией. Этот метод позволил им непосредственно обнаруживать захват дырок с разрешением 80 пикосекунд (1 пикосекунда составляет миллионную долю миллионной секунды).Данные, подтвержденные компьютерным моделированием, показали, что фотовозбужденные дырки захватываются в подложке на однозарядных кислородных вакансиях. Захват дырок превращает последние в двухзарядные вакансии, в результате чего четыре атома цинка вокруг них перемещаются наружу примерно на 15%.
Дырочные ловушки затем излучательно рекомбинируют с делокализованными электронами зоны проводимости, что генерирует зеленую люминесценцию, которая обычно обнаруживается, когда ZnO используется в качестве детектора высокоэнергетического излучения. Выявление ловушек дырок и их эволюции открывает новые возможности для будущего развития устройств и наноустройств на основе оксидов переходных металлов.
«Это только начало», — говорит Маджед Шерги. «С запуском нового швейцарского рентгеновского лазера на свободных электронах SwissFEL в Институте Пауля Шеррера перед нами открывается новая эра».