研究發現激子可以使電子設備更節能

2020-11-25 cnBeta

EPFL研究人員已經開發出一種新方法,他們相信這種方法可以使未來電子設備更加節能。研究小組說,激子是電子吸收光時形成的準粒子。這些粒子有可能徹底改變電路的組成部分。

該團隊一直在研究激子的特性,以設計更節能的電子設備。他們找到了一種方法,當激子在半導體中運動時,可以更好地控制它們。準粒子是固體物質中兩個粒子相互作用產生的一種暫時現象。當一個電子吸收一個光子並進入一個更高的能量狀態,在它以前的能量狀態留下一個空穴時,就會產生激子。

電子和電子空穴通過吸引力結合在一起,二者一起形成所謂的激子。當電子回落到空穴中時,它放出一個光子,而激子不再存在。去年,這個團隊能夠製造出一種在室溫下使用激子而不是電子的電晶體。

為了延長激子的壽命,科學家將兩種不同的2D材料互相疊加,這2種材料為二硒化鎢和硒化鎢。所創造的材料具有微光紋理,影響準粒子的分布。在材料內,激子傾向於在特定位置聚集在一起,並防止電流流動。為了防止這一次發生,研究小組添加了一層六邊形氮化硼中間層,使他們能更清楚地看到激子及其能級。研究小組還發現了如何極化激子電流,這樣準粒子最終可以用來編碼數據。該團隊表示,這為將來在納米級上進行編碼和數據處理打開了大門。

相關焦點

  • 控制激子新方法有望催生更節能電子設備
    原標題:控制激子新方法有望催生更節能電子設備 據瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)官網近日報導,繼首次發現室溫下控制激子(exciton)流的方法之後,該校科學家更進一步,找到了新方法來控制激子的某些特性並改變它們產生的光的偏振,有望催生更節能的電子設備。
  • 神奇的「激子」:新一代電子器件將更節能!
    導讀近日,瑞士洛桑聯邦理工學院納米電子與結構實驗室的科學家們發現了一種控制激子某些特性以及改變它們產生光線的偏振特性的方法。這項研究將通向能耗更低、發熱更少的新一代電子器件,同時也將成為新興的「谷電子學」科研領域的一部分。
  • 神奇的「激子」:新一代電子器件將更節能!
    導讀近日,瑞士洛桑聯邦理工學院納米電子與結構實驗室的科學家們發現了一種控制激子某些特性以及改變它們產生光線的偏振特性的方法。這項研究將通向能耗更低、發熱更少的新一代電子器件,同時也將成為新興的「谷電子學」科研領域的一部分。
  • 「激子」為高性能電子產品鋪平了道路!
    ,EPFL的科學家們發現了這些準粒子的新特性,這些特性將促使更節能的電子設備產生。這是是第一個在室溫下控制激子流動。現在,來自EPFL納米電子和結構實驗室(lane)的科學家們又向前邁進了一步,已經找到了一種方法來控制激子的一些性質並改變激子產生光的偏振。這可以導致新一代的電子器件的電晶體,經歷更少的能量損失和散熱。科學家們的這一發現是電子學研究新領域的一部分,並於2019年1月4日發表在《自然光子學》上。
  • 研究團隊利用激子將電子學帶向未來
    激子可以徹底改變工程師研究電子產品的方式。一組瑞士洛桑聯邦理工學院研究人員創造了一種新型電晶體,其中一種是使用激子而不是電子的電路元件。值得注意的是,它們的激子基電晶體在室溫下有效地發揮作用,這是迄今為止不可逾越的障礙。他們通過使用兩個2-D材料作為半導體實現了這一點。
  • 「激子」來解決
    瑞士的一個實驗室發現了一種利用雷射來改變和調節激子(Excitons)在2D材料中的光極化、波長和強度的方法,進而提供新一代電晶體更少的能量損失和散熱,開啟了低功耗量子運算的潛力。
  • 在磁性範德華材料中發現的量子激子
    當光照射到半導體晶體中的電子上時,傳導電子可以與半導體中帶正電荷的空穴結合,產生一種約束狀態,即所謂的激子。激發子像電子一樣流動,但當電子與空穴對重合時就會發出光,激發子可以加快整個數據傳輸電路的速度。此外,大量的超導等奇異物理相也被推測為激子產生的現象。
  • 激子絕緣體,研究證明了上世紀60年代的預測
    伍倫貢大學和莫納什大學的一項合作研究發現了證據,證明上世紀60年代預測的物質新階段——激子絕緣體,在銻銻(110)納米薄片中觀察到激子絕緣相的獨特特徵。這一發現為尋找可能攜帶激子超流體的激子絕緣體提供了一種新策略,進一步研究將需要充分理解這一物質新階段的豐富物理學。發現物質新相是凝聚態物理學的主要目標之一。
  • 激子絕緣體,研究證明了上世紀60年代的預測
    伍倫貢大學和莫納什大學的一項合作研究發現了證據,證明上世紀60年代預測的物質新階段——激子絕緣體,在銻銻(110)納米薄片中觀察到激子絕緣相的獨特特徵。這一發現為尋找可能攜帶激子超流體的激子絕緣體提供了一種新策略,進一步研究將需要充分理解這一物質新階段的豐富物理學。發現物質新相是凝聚態物理學的主要目標之一。
  • 《自然》雜誌:範德華磁性材料中發現的量子激子
    光學計算可以潛在地節省用於這種轉換的時間和能量。除了高速傳輸外,光子還具有出色的低噪聲特性,使其成為探索量子力學的理想之選。這種引人注目的應用的核心是確保穩定的光源,尤其是在量子狀態下。當光照射到半導體晶體中的電子上時,傳導電子可以與半導體中帶正電的空穴結合以形成束縛態,即所謂的激子。
  • 什麼是激子(Exciton),以及激子BEC的基本筆記
    什麼是激當電吸收光躍遷到更的能級。激就產了。受激的電在之前的位置留下個「空」。這種電-空對,就是「激」。類似於,你坐在車上,繫著安全帶,當路很顛簸時,你會被彈起來,誇張點說,會離開座位,但又不遠,因為有安全帶。這的安全帶就是電和空的靜電作。但最終還是會回到座位上去。從座位上離開的你就是電,座位就是空。
  • 拓撲激子絕緣體相研究獲進展
    上世紀60年代,諾貝爾獎獲得者Mott提出激子絕緣相,Mott提出考慮庫侖屏蔽效應,在半金屬體系中電子-空穴配對而形成激子,可能會導致體系失穩
  • 研究揭示準二維鈣鈦礦的激子行為
    由於準二維鈣鈦礦存在天然形成的量子阱結構,與傳統的三維鈣鈦礦相比具有更大的激子結合能,從而更有利於發光。儘管一些準二維鈣鈦礦發光二極體已達到較高電光轉換效率,但當採用不同有機組分時,一些綠光器件的效率很低的原因仍然未知。在該研究工作中,研究者通過國際合作獲得的大量相關實驗數據對該問題做出了回答。
  • 中國科大在二維材料激子效應研究中取得新進展
    隨著體系的維度降低,庫侖屏蔽作用也會減弱,從而導致更強的激子效應。近期的研究發現,很多一維和二維材料的激子結合能都比相應的體材料大得多,相應的激子效應也更加顯著,從而可為設計新的能量轉換器件提供新機遇。  在以往的研究裡,每發現一種新的有重要影響的低維材料體系,人們總習慣採用最先進的計算和實驗方法確定其激子結合能。
  • 【研究亮點】半導體激子效應研究取得新進展
    近日,iChEM副首席科學家、中國科學技術大學謝毅教授團隊在半導體光催化劑激子效應的研究中取得了新進展。研究人員報導了結構限域效應在設計激子材料中的重要作用,並通過晶面工程實現了材料的激子過程調控及其光催化性能優化。
  • 原子厚透鏡的激子共振調諧
    自從1970年代衍射光學元件的發展以來,研究人員越來越發現光學的複雜基本原理,從而用薄而輕的對等物代替現有的笨重的光學元件。最近的嘗試導致了納米光子超表面,其包含由金屬或半導體納米結構的密集陣列製成的平面光學器件。這樣的結構可以基於等離子體共振或米氏共振有效地控制局部光散射相位和振幅。
  • 對滷化鉛鈣鈦礦材料的高溫激子態及其捕獲行為的研究
    顯然,在鈣鈦礦的直接帶邊之下的低能電子態在決定其光電特性方面起著關鍵作用。然而,對這些電子能態的研究尚未獲得共識,進而導致了研究人員對鈣鈦礦材料最基本光學和材料特性的持續的爭論,比如單晶的低能量吸收,超長的載流子冷卻和複合壽命,自由載流子-激子,以及直接和間接帶隙特性。
  • 科學網—揭示準二維鈣鈦礦激子行為
    「由於準二維鈣鈦礦存在天然形成的量子阱結構,與傳統的三維鈣鈦礦相比具有更大的激子結合能,從而更有利於發光。」論文第一作者、長春應化所研究員秦川江指出,「儘管一些準二維鈣鈦礦發光二極體已達到較高電光轉換效率,但當採用不同有機組分時,一些綠光器件的效率很低,其原因仍然未知。」 聯合研究團隊通過國際合作獲得的大量相關實驗數據對該問題作出了回答。
  • 研究人員研製出產生激子新規則 將有助於推動下一代器件的發展
    哥倫比亞大學的研究人員發表在《自然化學》上的研究指出,他們開發了一種利用單線態裂變產生的更多能量來提高太陽能電池效率的方法,為推動下一代設備的發展提供了一個全新工具。該研究的作者之一、哥倫比亞大學副教授路易斯·坎波斯指出,所有現代太陽能電池板的工作過程都是一樣的,由一個光子產生一個激子。
  • 壓力調控激子複合增強二維鈣鈦礦發光
    北京高壓科學研究中心的呂旭傑研究員與楊文革研究員帶領的研究團隊最新發現,壓力可以有效抑制激子缺陷俘獲從而顯著提升二維鈣鈦礦材料的發光性能。壓強是一個熱力學參量,高壓提供了一個有效調控物質的新維度,可以在不改變材料化學成分的前提下對其結構、電子特性和物理性質進行有效地調節,在發現新現象、闡釋新機制等方面發揮著其他手段難以實現的重要作用。