Een internationaal team van wetenschappers, waaronder professor Gotthard Seifert van NUST MISIS, heeft een belangrijke stap gezet in de richting van de beheersing van excitonische effecten in tweedimensionale van der Waals heterostructuren. In de toekomst, dit onderzoek zou kunnen bijdragen aan elektronica met meer gecontroleerde eigenschappen. Het onderzoek is gepubliceerd in Natuurfysica .

Een tweedimensionaal materiaal met geschikte elektronische eigenschappen is tweedimensionaal molybdeendisulfide (MoS2), die een enkellaagse structuur (één atoomlaag) van molybdeen heeft die zich tussen twee zwavellagen bevindt. in 2017, Professor Gotthard Seifert beschreef het mechanisme van defecte kieming in de structuur van tweedimensionaal molybdeendisulfide als een proces dat het voor wetenschappers mogelijk zal maken om te profiteren van tweedimensionaal MoS ₂ volledig potentieel gebruik in micro-elektronica. Dit werk is gepubliceerd in het toonaangevende tijdschrift, ACS Nano .

Onderzoeker bestudeert nu de eigenschappen van andere tweedimensionale materialen voor toepassing in de elektronica. Monolagen van molybdeendisulfide (en, bijvoorbeeld, wolframiet diselenides - WSe ₂ ) hebben uitzonderlijke optische eigenschappen getoond door excitonen, strak gebonden paren elektronengaten (quasideeltjes die werken als een drager van een positieve lading).

Tegelijkertijd, de oprichting van de MoS ₂ /WSe ₂ heterostructuur door afzonderlijke monolagen in lagen te leggen leidt tot het verschijnen van een nieuw type exciton, waarbij het elektron en het gat ruimtelijk in verschillende lagen zijn verdeeld.

Wetenschappers hebben aangetoond dat tussenlaagse excitonen een zeer specifieke optische signaalweergave geven wanneer ze gelaagd zijn. Hierdoor kunnen wetenschappers kwantumverschijnselen bestuderen, waardoor het ideaal is voor experimenten in voltronica, een gebied van kwantumelektronica dat probeert elektronen in de "dalen" van halfgeleiders te regelen. In de toekomst, deze doorbraken kunnen leiden tot de meest effectieve manier om informatie te coderen.

"Dankzij het gebruik van spectroscopische methoden en kwantumchemische berekeningen vanaf de eerste principes, we hebben een gedeeltelijk geladen elektronengat in MoS . onthuld ₂ /WSe ₂ heterostructuren, evenals de locatie van [het elektronengat]. We zijn erin geslaagd de stralingsenergie van dit nieuwe exciton te beheersen door de relatieve oriëntatie van de lagen te veranderen, " zei professor Gotthard Seifert.

Volgens Seifert dit resultaat is een belangrijke stap in de richting van het begrijpen en beheersen van excitoneffecten in heterostructuren van Van der Waals. Het onderzoeksteam blijft het effect van laagrotaties op de elektronische eigenschappen van het materiaal bestuderen. In de toekomst, hierdoor kunnen unieke nieuwe materialen voor zonnepanelen of elektronica worden gecreëerd.