Okinava Elm və Texnologiya İnstitutunun (OIST) tədqiqatçıları volfram diselenidin tək qatında eksitonlar tərəfindən buraxılan fotoelektronların impuls paylanmasını ölçdülər və eksitonlardakı hissəciklərin daxili orbitlərini və ya məkan paylanmasını göstərən şəkillər çəkdilər - bu belədir. Təxminən bir əsr əvvəl eksiton kəşf edildikdən sonra elm adamlarının nail ola bilmədiyi bir məqsəd.
Excitons yarımkeçiricilərdə tapılan maddənin həyəcanlı vəziyyətidir - bu tip material günəş batareyaları, LED-lər, lazerlər və smartfonlar kimi bir çox müasir texnoloji cihazların açarıdır.
"Eksitonlar çox unikal və maraqlı hissəciklərdir; onlar elektrik cəhətdən neytraldırlar, yəni onlar materiallarda elektronlar kimi digər hissəciklərdən çox fərqli davranırlar. Onların mövcudluğu materialların işığa reaksiyasını həqiqətən dəyişə bilər", - deyə Common Said Dr. Michael Man, OIST-in Femtosecond Spectroscopy Group-un ilk müəllifi və alimi. "Bu iş bizi excitonların təbiətini tam dərk etməyə yaxınlaşdırır."
Yarımkeçirici fotonları udduqda eksitonlar əmələ gəlir ki, bu da mənfi yüklü elektronların aşağı enerji səviyyəsindən yüksək enerji səviyyəsinə sıçramasına səbəb olur. Bu, deşik adlanan daha aşağı enerji səviyyələrində müsbət yüklü boş yerlər buraxır. Əks yüklü elektronlar və dəliklər bir-birini çəkir və onlar bir-birinin orbitinə çıxmağa başlayırlar ki, bu da eksitonlar yaradır.
Eksitonlar yarımkeçiricilərdə həyati əhəmiyyət kəsb edir, lakin indiyə qədər elm adamları onları yalnız məhdud şəkildə aşkar edib ölçə bilirlər. Problemlərdən biri onların kövrəkliyindədir - eksitonları sərbəst elektronlara və dəliklərə parçalamaq üçün nisbətən az enerji lazımdır. Bundan əlavə, onlar təbiətdə keçicidirlər - bəzi materiallarda eksitonlar əmələ gəldikdən sonra bir neçə mində bir müddət ərzində sönəcək və bu zaman həyəcanlanan elektronlar yenidən dəliyə "düşəcəklər".
OIST-in femtosaniyə spektroskopiya qrupunun rəhbəri və baş müəllifi professor Keshav Dani, "Alimlər ilk dəfə eksitonları təxminən 90 il əvvəl kəşf etdilər" dedi. "Lakin son vaxtlara qədər insanlar adətən yalnız eksitonun optik xüsusiyyətlərini alırdılar - məsələn, eksitonlar yox olduqda buraxılan işıq. Onların xassələrinin digər aspektləri, məsələn, impulsları və elektronların və dəliklərin bir-biri ilə necə işləməsi yalnız ola bilər. Teorik olaraq təsvir etməkdən əldə edilmişdir."
Bununla belə, 2020-ci ilin dekabr ayında OIST Femtosecond Spectroscopy Group-un alimləri “Science” jurnalında eksitonlardakı elektronların impulsunu ölçmək üçün inqilabi texnikanı təsvir edən bir məqalə dərc etdilər. İndi, "Science Advances" jurnalının 21 aprel sayında komanda bu texnologiyadan ilk dəfə eksitonlardakı dəliklər ətrafında elektronların paylanmasını göstərən şəkilləri çəkmək üçün istifadə etdi.
Tədqiqatçılar əvvəlcə ikiölçülü yarımkeçiriciyə lazer impulsları göndərməklə eksitonlar yaratdılar - bu yaxınlarda kəşf edilmiş, yalnız bir neçə atom qalınlığında və daha güclü eksitonlar ehtiva edən material növü. Eksitonlar əmələ gəldikdən sonra tədqiqat qrupu eksitonu parçalamaq və elektronları elektron mikroskopda vakuum boşluğuna birbaşa materialdan çıxarmaq üçün ultra yüksək enerjili fotonları olan lazer şüasından istifadə edib. Elektron mikroskopu elektronların materialdan uçarkən bucağını və enerjisini ölçür. Bu məlumatdan elm adamları elektronların eksitonlardakı dəliklərlə birləşdiyi zaman ilkin impulsu müəyyən edə bilərlər.
"Bu texnologiyanın yüksək enerjili fizikadakı kollayder təcrübəsi ilə bəzi oxşarlıqları var. Kollayderdə hissəciklər güclü enerji ilə bir-birinə parçalanır, onları parçalayır. Toqquşma Trayektoriyasında əmələ gələn daha kiçik daxili hissəcikləri ölçməklə elm adamları parçalamağa başlaya bilərlər. birlikdə orijinal tam zərrəciyin daxili quruluşunu birləşdirin "dedi professor Dani. "Burada biz oxşar bir iş görürük - biz excitonları parçalamaq üçün həddindən artıq ultrabənövşəyi işıq fotonlarından istifadə edirik və içəridə olanı təsvir etmək üçün elektronların trayektoriyalarını ölçürük."
"Bu, sadə bir şücaət deyil" dedi professor Dani. "Ölçmə çox diqqətlə aparılmalıdır - eksitonların qızdırılmaması üçün aşağı temperaturda və aşağı intensivlikdə. Şəkil əldə etmək bir neçə gün çəkdi. Sonda komanda eksitonların dalğa funksiyasını uğurla ölçdü və o, The elektronun dəliyin ətrafında yerləşməsi ehtimalı.
"Bu iş bu sahədə mühüm irəliləyişdir" dedi tədqiqatın ilk müəllifi və OIST-in Femtosaniyə Spektroskopiya Qrupunun alimi Dr. Julien Madeo. "Zərrəciklərin daxili orbitlərini vizual olaraq görmək qabiliyyəti, çünki onlar daha böyük kompozit hissəciklər əmələ gətirirlər ki, bu da bizə kompozit hissəcikləri görünməmiş şəkildə başa düşməyə, ölçməyə və nəticədə nəzarət etməyə imkan verir. Bu, bizə bu anlayışlar əsasında yenilərini yaratmağa imkan verir. Kvant maddənin və texnologiyanın vəziyyəti."
Copyright @ 2020 Shenzhen Box Optronics Technology Co., Ltd. - Çin Fiber Optik Modullar, Fiber Qoşulmuş Lazerlər İstehsalçıları, Lazer Komponentləri Təchizatçıları Bütün Hüquqlar Qorunur.
