固体是否可以发光?也是有可能的,例如发光二极管 (LED),取决于其晶格中电子的能级。
由奥尔登堡大学物理学家单航勇博士和 Christian Schneider 教授领导的一个国际研究小组成功地操纵了二硒化钨半导体的超薄样品中的能级,从而实现了发光的目的,这种材料通常具有低发光率。该团队现已在科学杂志《自然通讯》上发表了一篇关于其研究的文章。
在他们的实验中,奥尔登堡物理学家将激光引导到具有各种光学元件的极薄半导体样品上。图片来源:奥尔登堡大学
据研究人员称,他们的发现是通过光场控制物质特性的第一步。
“这个想法已经讨论了多年,但还没有令人信服地实施,”施耐德说。
光效应可用于优化半导体的光学特性,从而有助于开发创新的 LED、太阳能电池、光学元件和其他应用。特别是有机半导体的光学特性——具有半导体特性的塑料,用于柔性显示器和太阳能电池或作为纺织品中的传感器——可以通过这种方式得到增强。
二硒化钨属于一种不寻常的半导体,由过渡金属和硫、硒或碲三种元素之一组成。在他们的实验中,研究人员使用了一个样品,该样品由具有三明治结构的钨和硒原子的单晶层组成。在物理学中,这种只有几个原子厚的材料也被称为二维(2D)材料。它们通常具有不寻常的特性,因为它们所包含的电荷载流子的行为方式与较厚固体中的电荷载流子完全不同,有时被称为“量子材料”。
由 Shan 和 Schneider 领导的团队将二硒化钨样品放在两个专门准备的镜子之间,并使用激光激发材料。通过这种方法,他们能够在光粒子之间建立耦合(光子)和激发电子。
“在我们的研究中,我们证明,通过这种耦合,电子跃迁的结构可以重新排列,从而使暗物质有效地表现得像亮物质,”施耐德解释说:“我们实验中的效果是如此强烈,以至于二硒化钨的较低状态变得具有光学活性。”
该团队还能够证明,实验结果与理论模型的预测高度匹配。
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