Ciecz z dziurami elektronowymi

Fot. Pixabay, CC0

Stworzenie cieczy bez elektronów jest skomplikowane, ale umożliwiłoby wiele nowych badań. Fizycy NC State opracowali proces, który może pomóc zrobić krok naprzód w tym projekcie.

Alexander Kemper i Avinash Rustagi chcieli dowiedzieć się, co się dzieje, gdy zakłóci się pracę półprzewodników, poprzez wzbudzenie ich elektronów światłem. Było to potrzebne, aby lepiej zrozumieć właściwości materiału i zidentyfikować te, które mogą się przydać w urządzeniach elektronicznych. Niedawno opublikowali oni badanie, w którym objaśnili, jak wytworzyć ciecz z elektronów i "dziur" w temperaturze pokojowej, używając określonego rodzaju materiału: jednowarstwowych dihalogenków metali przejściowych, w skrócie TMDC.

Jak stworzyć taką sieć? Mówiąc najprościej, to jest jak przejście pary wodnej do wody, co się dzieje, gdy schładzamy parę poniżej jej punktu wrzenia. Światło działające na półprzewodnik pobudza znajdujące się w nim elektrony. Fotowzbudzenie tworzy dużą gęstość elektronów i dziur (jeśli elektron jest wzbudzony do wyższego stanu, pozostawia dziurę w swoim starym stanie). Jeśli przedłuży się czas życia tych wzbudzonych cząsteczek, może powstać ciecz elektronowo-dziurowa (EHL). Wydaje się to proste, ale tak naprawdę wymaga temperatur rzędu – 150 stopni Celsjusza.

Do tej pory warunki takie utrudniały badanie cieczy pod kątem użycia w urządzeniach elektronicznych w temperaturze pokojowej. Dzięki TMDC stało się to jednak możliwe. Są to półprzewodniki określane jako 2-D, ponieważ mają grubość około jednej warstwy atomowej. Przy tak niewielkich grubościach, pojawiają się nowe właściwości.

Kemper i Rustagi wytyczyli diagram fazowy dla przejścia dihalogenków z gazu elektronowo-dziurowego do EHL. Zawiera on wymagane warunki dla tworzenia tej cieczy i może posłużyć także innym badaczom.

(PP)