Amplifiye edilmiş spontan emisyon, aynı frekansın fotonları nedeniyle, daha fazla emisyon tetikleyen fotonlar nedeniyle, heyecanlı parçacıklar tarafından yayılan ışığın amplifikasyonunu gerektiren fiziksel bir fenomendir. Bu fenomen, lazerler ve optik amplifikatörler (yani, ışığın yoğunluğunu artırmak için tasarlanmış cihazlar) dahil olmak üzere çeşitli optoelektronik teknolojilerin işleyişinde yer alır.
Yüksek enerjili fotonlara sahip bir malzemenin uyarılması, elektron deliği plazması olarak bilinen şeyi üretebilir. Bu durum, negatif yüklü parçacıkların (yani elektronlar) ve pozitif yüklü boş pozisyonların (yani delikler) yoğun varlığı ile karakterizedir.
Wuhan Üniversitesi’ndeki araştırmacılar yakın zamanda 2D yarı iletkende dejenere elektron delik plazmasından kaynaklanan amplifiye spontan emisyonu gözlemlediler, yani askıya alınmış iki tabakalı tungsten disülfür (WS2). Makaleleri, yayınlandı Fiziksel İnceleme Mektupları2D yarı iletkenlere dayanan yeni optoelektronik teknolojilerin geliştirilmesinin yolunu açabilir.
Paper’ın kıdemli yazarı Yu, “Bu makale, 2D geçiş metal dikalkojenit malzemelerinde çok heyecanlı durum çalışmalarımıza dayanmaktadır, burada bir eşik uyarma gücünde fotolüminesans (PL) yoğunluğunda anormal keskin bir artış gözlemledik.” Dedi. Diyerek şöyle devam etti: “Bu fenomen, uyarılmış elektron delik sisteminde önemli bir faz değişikliği olduğunu gösterdi ve bu da optik dielektrik fonksiyonda dramatik bir değişikliğe yol açacağını varsaydı.”
Yu ve meslektaşları tarafından yapılan son çalışmanın birincil amacı, daha önceki araştırmalarının bir parçası olarak gözlemledikleri fotolüminesanstaki keskin artış sırasında dielektrik fonksiyonun evrimini daha iyi anlamaktı. Buna ek olarak, ekip bu faz geçişiyle ilgili PL artışını sağlayan fiziksel mekanizmaları ortaya çıkarmayı umuyordu.
“Bunu başarmak için iki temel deney yaptık,” diye açıkladı Yu. “İlk olarak, iki tabakalı WS’de geçici diferansiyel iletim spektroskopisi kullandık2 Sürekli dalga lazer uyarımı altında. Bu, PL yoğunluğunda keskin bir artışla aynı anda meydana gelen optik kazancı tespit etmemizi sağladı. “
Bu ilk deneyi takiben Yu ve meslektaşları, WS’de gözlemledikleri güçlendirilmiş spontan emisyonun kökenlerini daha iyi anlamak için yola çıktı.2. Bunu yapmak için, bir WS’nin fotolüminesans spektrumunu ölçtüler2 Numune, bir elektron deliği plazma fazının imzalarını açıklayan bir fabry-pérot boşluğu ile entegre.
“Birlikte, bu deneyler, çok heyecanlı WS’deki optik kazanç ve güçlendirilmiş spontan emisyonun elektron deliği plazma durumundan kaynaklandığını doğruladı.2 Sistem, “dedi Yu.
Bu son çalışmanın en dikkate değer başarısı, ilk kez 2D yarı iletkenlerde dejenere elektron deliği plazmasından ortaya çıkan amplifiye edilmiş bir spontan emisyonun varlığını göstermesidir. Buna ek olarak, araştırmacılar, çalıştıkları uyarılmış elektron delik sisteminin faz geçişi boyunca optik dielektrik yanıtın evrimi hakkında bilgi topladılar.
Yu, “Dejenere elektron deliği plazmasını sürdürme ve sonuçta ortaya çıkan optik kazancı sürdürme güçlü çok cisim etkileşiminin, bu uyarılmış elektron deliği fazının yeni makroskopik kuantum durumları elde etme potansiyelini vurgulamaktadır.” Dedi. “Bu hem temel anlayışı hem de optoelektronik uygulamaları ilerletebilir.”
Yu ve meslektaşları tarafından toplanan bulgular yakında 2D yarı iletkenlerde ASE’nin ortaya çıkışını keşfetmek için daha fazla araştırma grubuna ilham verebilir ve bu da daha ilginç keşiflere yol açabilir. Ayrıca, 2B malzemelere dayanan gelişmiş optoelektroniklerin gelecekteki tasarımına ve imalatına katkıda bulunabilirler.
Yu, “Bu uyarılmış elektron delik fazını süperfloresan ve bardeen-cooper-schrieffer benzeri makroskopik kuantum fenomenlerine doğru yollar oluşturmak için bir platform olarak kullanmayı planlıyoruz ve ayrıca bu plazmayı özel fotonik yapılarla birleştirerek verimli lazing elde ediyoruz.”
