Halfgeleider 2D-materialen zijn een paar atomen dik, en sommige ervan vertonen plaatselijke emissie, waarbij licht uit zo'n klein deel van de laag wordt uitgezonden dat er slechts één foton tegelijk wordt geproduceerd. Deze gelokaliseerde emissie heeft unieke eigenschappen en is van vitaal belang voor nieuwe kwantumtechnologieën, vooral in opto-elektronische en kwantumapparaattoepassingen.

Onderzoek heeft aangetoond dat het uitrekken van een 2D-materiaal, wolfraamdiselenide genaamd, kan resulteren in gelokaliseerde emissie, en veel inspanningen hebben geprobeerd nanostructuren te creëren met de maximale spanning in de laag. Geavanceerde metingen bij NPL geven echter aan dat het buigen van het materiaal een soortgelijk effect kan hebben.

Naar werk dat onlangs is gepubliceerd in Science and Technology of Advanced Materials , stellen wetenschappers van NPL voor dat kromming van 2D-materiaal als gevolg van rimpels in de 2D-laag een betere manier is om de eigenschappen te ontwikkelen.

De effecten van strekken en buigen zijn niet altijd gemakkelijk te onderscheiden, maar door geavanceerde meettechnieken te combineren laten hun resultaten zien dat dit alternatieve paradigma een veelbelovende route is naar kwantumlichtbronnen op kamertemperatuur.

Kromming is veel gemakkelijker te ontwerpen dan rek uitrekken en dit resultaat zou de vooruitgang naar goedkope kwantumtechnologieën kunnen versnellen.

NPL werkt momenteel samen met groepen in het Verenigd Koninkrijk en Brazilië aan kwantumchemische modellering en verder experimenteel werk om het voorgestelde paradigma te testen en het theoretische begrip te ontwikkelen van hoe geometrische kromming resulteert in gelokaliseerde emissie in monolaag wolfraamdiselenide.

Afdelingshoofd Wetenschap Professor Fernando Castro zei:"Dit werk is een geweldig voorbeeld van hoe het samenbrengen van teams met expertise op verschillende gebieden van materiaal- en meetwetenschap heeft geresulteerd in een nieuwe manier om gelokaliseerde emissie in geavanceerde halfgeleiders van 2D-materialen te begrijpen, waardoor nieuwe kansen worden geopend voor opto-elektronica en kwantumtoepassingen."

Meer informatie: Sebastian Wood et al, Kromming-verbeterde gelokaliseerde emissie uit donkere toestanden in gerimpelde monolaag WSe 2 bij kamertemperatuur, Wetenschap en technologie van geavanceerde materialen (2023). DOI:10.1080/14686996.2023.2278443

Journaalinformatie: Wetenschap en technologie van geavanceerde materialen

Geleverd door Nationaal Fysisch Laboratorium