Химические соединения на основе элементов, которые принадлежат к так называемым переходным металлам, могут быть обработаны для получения атомарно тонких двумерных кристаллов, состоящих из монослоя рассматриваемого композита. Полученные материалы представляют собой полупроводники с удивительными оптическими свойствами. В сотрудничестве с американскими коллегами группа физиков LMU во главе с Александром Хогеле теперь исследовала свойства тонкопленочных полупроводников, состоящих из дихалькогенидов переходных металлов (TMD).
Исследователи сообщают о своих выводах в журнале Nature Nanotechnology.Эти полупроводники демонстрируют чрезвычайно сильное взаимодействие со светом и, следовательно, имеют большой потенциал для применения в области оптоэлектроники.
В частности, электроны в этих материалах можно возбуждать поляризованным светом. «Свет с круговой поляризацией генерирует носители заряда, которые демонстрируют либо левое, либо правое круговое движение. Соответствующий угловой момент квантуется и описывается так называемым индексом долины, который может быть обнаружен как поляризация долины», — объясняет Хогеле.
В соответствии с законами квантовой механики индекс долины можно использовать так же, как квантово-механическое вращение, для кодирования информации для многих приложений, включая квантовые вычисления.Однако недавние исследования индекса долины в полупроводниках TMD привели к противоречивым результатам.
Различные группы по всему миру сообщили о несовместимых значениях степени поляризации долины. С помощью недавно разработанного поляриметрического метода и использования монослоев полупроводникового дисульфида молибдена TMD в качестве модельной системы исследователи LMU теперь прояснили причины этих расхождений: «Реакция на поляризованный свет оказывается очень чувствительной к качеству излучения. ", — говорит Хогеле. «Взаимодействие между качеством кристалла и поляризацией впадины позволит нам быстро и эффективно измерить те свойства образца, которые имеют отношение к приложениям, основанным на квантовой степени свободы долины».
Более того, новый метод может быть применен к другим однослойным полупроводникам и системам, состоящим из нескольких различных материалов. В будущем это позволит быстро и экономично охарактеризовать функциональные возможности устройств на основе атомарно тонких полупроводников, таких как светодиоды нового типа.