磁性半导体在三维资料中保存二维量子特征

美国宾夕法尼亚州破年夜学跟365速发国际官网哥伦比亚年夜学引导的国际团队在新一期《天然·资料》杂志上宣布了一项主188体育网址要研讨结果，展现了磁性半导体在三维资料中坚持特别的二维量子特征。这一冲破为事实天下中的光学体系跟高等盘算利用供给了新的可能性。只管二维资料如石墨烯展现了普遍的功效，并存在反动性的潜力，但保持其在二维极限之外的优良机能依然是一个宏大的挑衅。这类资料平日只有一个原子厚的晶体层，可用于柔性电子、储能跟量子技巧等多个范畴。因而，实现、懂得跟把持纳米级限度，对量子物理的研讨跟将来量子技巧的开展至关主要。 团队专一于研讨半导体资料中的激子（一种携带能量而不带电荷的准粒子）。但是，传统块体资料中的激子联合能较小，招致它们不敷稳固且难以察看到。激子在二维单层中表示最为稳固并展示出优良机能。传统的二维资料制备方式波及手工剥离跟重叠每一层，不只休息强度年夜，并且效力低下。为了战胜这些挑衅，团队转向了另一种物理学景象——磁性。他们特殊存眷了一种称为铬硫化溴化物（CrSBr）的层状磁性半导体。在室温下，CrSBr作为一般半导体任务。将其冷却至约131.5开尔文时，CrSBr改变为反铁磁体系，此中各层以规矩、反复的方法陈列其磁矩（自旋），从而无效地对消磁矩并使资料对外部磁场不敏感。这种反铁磁排序确保每一层瓜代其磁陈列，使得激188体育官方平台子偏向于停顿在存在雷同自旋偏向的层中，而不是缭绕存在相反自旋的相邻层。经由过程这种方法，团队无需手动剥离即可创立单层原子资料，同时仍可保存清楚的界面。这象征着能够在块体资料中实现与二维资料雷同的受限激子行动。团队应用光谱技巧、实践建模跟盘算断定，无论体系有几多层，这种磁束缚都能坚固地将激子限度在其共享雷同自旋偏向的层中。这一发明失掉了德国另一研讨团队的自力验证，两个团队应用差别晶体资料在各自试验室中取得了高度分歧的成果。经由过程这种方式，人们能够更高效地开辟出存在出色机能的新型资料，从而推进下一代高机能盘算跟光学装备的开展。