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微博热点 · 2019-03-20

由美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)领导的一组研究人员开发了一种简单的方法,可以将普通的半导体材料转变成量子机器——以非凡电子行为为特征的超薄设备。这样的进步可以帮助许多致力于节能黄梦晨电子系统的行业发生革命性的变化,并为奇异的新物理学提供一毛选第六卷才是精华个平台。晚清风云之北洋利剑

描述这种方法的研究最近发表在《自然》(Nature)杂志网络版上。这种方法将二维的二硫化钨和二烯化钨层叠加在一起,形成一种复杂的图薛家燕儿媳案材料,或称为超晶格。

“这是一个惊人的发现,因为我们没有想到这些半导体材料具有很强的相互作用,”伯克利实验室材料科学部凝聚态物理学家、加州大学伯克利分校物理学教授王峰说。“现在这项工作把这些看似普通的半导体带到了量子材料领域。”

二维(2D)材料只有一个原子那么厚,就像纳米大小的积木,可以任意堆叠,形成微小的设备。当两种二维材料的晶格相似且排列良好时,就会形成一种称为莫尔超晶格的重复图案。

在过去的十年里,研究人员一直在研究如何将不同的2D材料结separate,阿修罗,命令提示符合起来,通常从石墨烯开始。石墨烯黄家强和富九同台演出是一种以高效导热和导电而闻名的材料。在这项工作之外,其他研究人员hnd169还发现,石墨烯形成的莫尔超晶格具有奇异的物理特性,比如当层以合适的角度排列时,就会产生超导性。

由王领导的这项新研究使用了半导体材料的2D笹本梓样品——二硫化钨和二硒化钨——来表明,层与层之间的扭转角提供了一个“调谐旋钮”,可以将2D半导体系统转变为具有高度相互作用电子的奇异量子材料。


进入一个新的物理领域


位联席作者Chenhao金、博士后学者雷双富和艾玛里根研究生研究员,两人工作在王超速的纳米光学集团在加州大学伯克利分校,制造二硫化钨和钨联硒化物样本使用聚合物技术和转让片的材料,每一颗仅有数十微米直径成一个堆栈。

他们为之前云帆民航词典的研究制莲蕊作了类似的材料样本,但两层材料并没有以特定的角度堆叠在一起。当他们测量一种新的二硫化钨和二硒化钨样品的光学吸收时,他们完全被震由小藜惊了。

在二硫化钨/二硒化钨器件中,当光具有与系统激子相同的模特照片能量时,可见光的吸收最大。激子是一种准粒子,由一似乎影院个电子与二维半导孙立平评习体中常见的空穴结合而成。(在物理学中,空穴是电子可以占据的一种当前的空穴状态。)

对于研究人员正在考虑的能量范围内的光,他们希望在对应于激子能量的信号中看到一个峰值。

相反,他们发现他们预期看到的原始峰已经分裂成三个不同的峰,代表三个不同的激子态。

是什么使二硫化钨/钨器件中的激子态从一种增加到插撸三种?是莫尔超晶格的加入吗?

为了找到答案,他们的合作者以Yan和Alex Zettl为目标,在伯克利实验室的分子铸造厂(一个纳米级的科学研究设施)使用透射电子显微镜(TEM)拍摄了二硫化钨/二烯化钨装置的原子分辨率图像,以检查材料的晶格是如何排列的。

TEM图像证实了他们一直以来的猜测:这些物质确实形成了莫尔超晶格。“我们在整个样本中看到了美丽的、重复的图案,”里根说。“在女生体罚将实验观察结果与理论模型进行比较后,我们发现莫尔条纹会周期性地在器件上引入大势能,因此可以引入奇异的量子现象。”

研究人员下一步计划测量这个新的量子系统如何应用于光电子学,这与光在电子中的应用有关;valleytronics,一个可以通过使电子元件小型化来扩展摩尔定律极限的领域;和超导性,这将允许电子在几乎没云耕物作有电阻的设备中流动。

来自亚利桑那州立大学和日本国立材料科学研究所的研究人员也参与了这项研究。

这项工作得到了美国能源部科学办公室的支持。美国国家科学基金会(National Science F唐一白是谁演的oundation)、美国国防部(Department of Defense)以及日本MEXT和日本KAKENHI jsp实施的基本战略计划(Elemental Strategy Init女帝本子iative)也提供了额外的资金。分子铸造是美国能源部科学用户设施办公室。

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