Научной группе во главе с доктором Такаши Курода (Takashi Kuroda) и доктором Марко Аббарчи (Marco Abbarchi) из Научно-исследовательского центра по изучению квантовых точек Национального института материаловедения (NIMS) в совместном исследовании с учеными Университета Хоккайдо удалось управлять квантовым состоянием нескольких частиц полупроводниковой квантовой точки, а также изменить ее корреляционную энергию.
Этот эксперимент позволит создать нелинейные полупроводниковые устройства, обеспечивающие стабильную работу при низком энергопотреблении. Данные исследованияопубликованы в журнале Physical Review B.
Когда электрон и протон находятся близко друг к другу в вакууме, с помощью кулоновской силы они взаимно притягиваются и формируют атом водорода. Если поместить еще один электрон или протон, многочастичный эффект приведет к формированию ионной молекулы водорода, включающей три частицы.
Этот вид квантового состояния существует и в твердом состоянии. Пара электрон-дырка в полупроводнике формируютэкситон,напоминающий атом водорода. Если добавить другой электрон или дырку, образуется сложная структура из трех частиц, называемаязаряженный экситон.В полупроводнике, в отличие от водорода в вакууме, можно ограничить электроны-дырки в квантовых точках, то есть можно ожидать чрезвычайно малое пространство порядка нескольконанометрови увеличение стабилизационной энергии мультиэлектронного состояния.
В этом исследовании были использованыквантовые точкиарсенида галлия (GaAs) в арсениде галлия алюминия (AlGaAs), изготовленные капельнымэпитаксиальным методом,который был разработан в Национальном институте материаловедения Японии (NIMS). Отличительной чертойквантовых точекявляется то, что длина кристаллической решетки идеально подходит для промежуточного положения между гостевым и основным материалом (хозяином).
Рис. 1. Изображение квантовых точек арсенида галлия, полученное с помощью атомно-силового микроскопа.
В результате была создана беспрецедентночистая квантовая структура.Ученые пронаблюдали заряженный экситон путем измерения сигналов фотонного излучения от одиночных квантовых точек. В частности, когда стабилизационная энергия заряженных экситонов сочеталась с энергией структуры сквантовыми ямамитакого же материала, изначальный уровень напряжения в 1 мегавольт увеличивался более чем в 10 раз.
Это повышение многочастичной энергии было обусловлено значительным увеличением кулоновской силы в системе многих частиц, возникающей в результате упаковки электронов втрехмерном нанопространстве.Этот результат впервые объясняетэффект ограничения мультиэлектронного состояниявнанопространстве,который не был известен ранее.
С прикладной точки зрения, благодаря электронной корреляции эта технология является источником различных типов нелинейных устройств, таких как оптические переключатели и лазеры. Если с помощью наноструктур можно будет управлять интенсивностью взаимодействия, можно ожидать, что такая технология позволит создать оптические полупроводниковые устройства, которые обеспечат стабильную работу при малом энергопотреблении.
- Источник(и):
1. NIMS
2. popnano.ru
Комментариев нет:
Отправить комментарий