Moiré Superlatties, iki veya daha fazla ince yarı iletken katman küçük bir bükülme açısı veya kafes uyumsuzluğu ile istiflendiğinde oluşan periyodik desenlerdir. 2B malzemeler bu desenleri oluşturduğunda, elektronik, mekanik ve optik özellikleri önemli ölçüde değişebilir.
Son on yıllarda Moiré Superlatties, alışılmadık ve bilinmeyen fiziksel durumları incelemek için umut verici bir platform olarak ortaya çıktı. Ayrıca benzersiz eksitonik konfigürasyonların (yani bağlı elektron delik çiftlerinin düzenlemeleri) gözlemlenmesini sağladılar.
Örneğin, iki boyutlu geçiş metal dikalkojenitlerine (TMDC’ler) dayanan iki tabakalı Moiré sistemlerinde, fizikçiler interlayer dipolar eksitonları gözlemlediler. Bunlar, bir elektron ve bir delik, istiflenmiş bir 2D yarı iletkende farklı katmanlara bağlandığında üretilen eksitonlardır.
Carnegie Mellon Üniversitesi’nde Sufei Shi liderliğindeki bir araştırma ekibi, Rensselaer Politeknik Enstitüsü, Arizona Eyalet Üniversitesi ve diğer enstitülerden araştırmacılarla işbirliği yapan bir araştırma ekibi, yakın zamanda atomik olarak ince bir yarı iletkende eksitonik durumları kontrol etmek için umut verici bir yaklaşım belirledi. Önerilen stratejileri, yayınlanan bir makalede özetlendi Nature Fotonicsüçlü bir Moiré Superlattice’de son zamanlarda ortaya çıkan iki eksiton konfigürasyonu olan Quadrupolar ve Dipolar eksitonlar arasındaki geçişleri sürmelerine ve stabilize etmelerine izin verdi.
The Paper’ın kıdemli yazarı Sufei Shi, “Daha önce, üç katlı Moiré Superlattice’de Quadrupolar Exciton (QX) adı verilen yeni bir eksiton türü tanımladık. Ayrıca, Moiré Bilayer’daki eksitonlar arasında güçlü bir korelasyon imzası bulduk.”
Diyerek şöyle devam etti: “Yani, her zaman güçlü korelasyonun (kinetik enerji üzerinde Coulomb etkileşimi olarak tanımlanan) QX üzerinde nasıl bir etkisi olduğu ve daha da iyisi, eğer korelasyon QX’u kontrol etmek için kullanılabiliyorsa soruyorum.”
Çalışmalarının bir parçası olarak, Shi ve meslektaşları, WSE’nin üç katmanlarından oluşan çift kapılı hetero-yapılar yarattı.2/Ws2/Wse2 amaçlanan hizalama ile. Bu hetero -yapıların mimarisi, ekibin hem onlarındaki dikey elektrik alanlarını hem de şarj taşıyıcılarının dopingini tam olarak kontrol etmesine izin verdi.
Daha sonra, araştırmacılar, düşük sıcaklıklı optik spektroskopi olarak bilinen bir teknik kullanılarak oluşturdukları cihazlarda eksitonik durumları araştırdılar. Farklı eksiton konfigürasyonları arasında geçişleri sağlamak için iki temel yöntem kullandılar.
Shi, “İlk olarak eksitonların yoğunluğunu uyarma gücü ile kontrol ettik.” “Eksiton yoğunluğu Moiré bölgesi başına ikiye ulaştığında, eksitonlar arasındaki korelasyon göz ardı edilemez ve QX’i DX geçişine iter, DX üç katman yapısında dipolar bir eksitonun aşamalı bir dipolar eksiton olmasıyla, sistemdeki elektron yoğunluğunu kontrol ettik, güçlü elektron etkileşimleri kullandık.”
Kaydettikleri verilere dayanarak, araştırmacılar QX ve DX konfigürasyonlarının üç katman yapısında hüküm sürdüğü koşulları tanımlayan ayrıntılı bir faz diyagramı üretebildiler. Bu, 2D yarı iletken tabanlı trilayer Moiré Superlattices’de QX’lerin ortaya çıkmasına katkıda bulunan faktörler hakkında ilginç bir anlayışa yol açtı.
Shi, “Korelasyonun QX davranışının oluşumunda önemli bir rol oynadığını bulduk.” Dedi. “Bu, Moiré Trilayer Superlatties’i, analitik bir çözüm sağlamayan, ancak genellikle istediğimiz egzotik özellikler (Quasiparticolün minimal enerji tüketimi ile hareket edebileceği süper akışıklık gibi), yeni bir kuantum aşaması oluşturmak için QX kullanmamıza izin verecektir.”
Shi ve meslektaşları tarafından yapılan son çalışmalar, çok katmanlı Moiré Superlatties’teki eksitonların manipülasyonu için yeni olasılıklar açıyor. Gelecekte, yeni yaklaşım, belirli eksiton konfigürasyonlarından ortaya çıkan yeni kuantum ve ilişkili fizik durumlarını gerçekleştirmek için kullanılabilir.
Ek olarak, bu son çalışma sonunda yeni kuantum optoelektronik ve fotonik cihazların geliştirilmesinin yolunu açabilir. Bu arada ekip, diğer hetero -yapılarda ve desenli substratlarda QX’lerin ve DX’lerin ortaya çıkışını araştıran daha fazla araştırma yapmayı planlıyor.
Shi, “Bir sonraki çalışmalarımızın bir parçası olarak, yakın gelecekte bir eksitonik MOTT izolatörü veya bir Bose-Einstein kondens (BEC) gibi bu sistemdeki ilişkili fiziği keşfetmeye devam edeceğiz.”
Yazarımız Ingrid Fadelli tarafından yazılmış, Gaby Clark tarafından düzenlenen ve gerçeği kontrol edildi ve Robert Egan tarafından incelendi-bu makale dikkatli insan çalışmasının sonucudur. Bağımsız bilim gazeteciliğini canlı tutmak için sizin gibi okuyuculara güveniyoruz. Bu raporlama sizin için önemliyse, lütfen bir bağış (özellikle aylık) düşünün. Alacaksın reklamsız bir teşekkür olarak hesap.
