有了这种新材料 室温下激子可控不是梦！

材料牛注：物理学家研发出的新材料可以在室温下通过电压、温度和激光等控制发射中子和带电激子。

上图为Erica Calman和Chelsey Dorow在调整测量二硫化钼样本的仪器。图片来源：Erica Calman

来自加州大学，圣地亚哥和曼彻斯特大学的一个物理学研究团队为材料前沿研究量身定制了一种新材料，或许会迎来光电设备的新一代升级。在室温下方便地操纵激子，即一对通过静电力相互束缚在一起的电子和电子空穴的复合体，是这种材料的最大竞争力。

激子由激光照射到半导体器件上产生。它们可以在没有净电荷交换的前提下传递能量，通过极度灵敏的电荷耦合装置(CCD)相机可以检测到激子在相互作用或者同周围环境作用之后转换为光。这一现象对开发新技术至关重要。

砷化镓是半导体行业的常用材料，大部分团队之前的研究工作也都是基于砷化镓(GaAs)的结构。不过，遗憾的是,他们研发出的设备有一个基本的限制——低温(低于100 K)，这一限制就切断了几乎任何潜在的商业应用。

加州大学圣地亚哥分校物理系研究生，即该论文的作者Erica Calman说：“我们之前的结构是由薄层砷化镓沉积在特定厚度和序列的衬底上,来达到我们想要的特定属性。“

为了开发出这种室温下工作的新设备，物理学家们转向一种新的结构，这种结构是由仅一个原子层厚的二硫化钼(MoS2)和六方氮化硼(HBN)的超薄层组成。

这种超薄层通过著名的“Scotch tape”法或由Andre Geim开发的机械剥离法可以得到。Andre Geim凭借二维材料石墨烯的开创性成果在2010年获得诺贝尔物理学奖。

Calman解释说：“我们设计的这种结构使可以使激子间的联系更加紧密,这样他们就可以在室温存在，而砷化镓激子在温室时则发生分解。”

这种激子可以形成一种特殊的量子态——玻色-爱因斯坦凝聚态。在超流体粒子中会出现这种状态,不会造成电流粒子的损失。研究小组在低温下观察到砷化镓材料也有这种类似激子的现象。

Calman 说道：“我们的研究结果表明,这种新结构可以在室温工作，通过电压、温度、和激光等可控制发射中子和带电激子。”

该研究成果已发表在Applied Physics Letters

本文参考地址：New material can control excitons at room temperature
感谢材料人编辑部提供素材