研究團(tuán)隊(duì)成功實(shí)現(xiàn)微小光源的超快速切換

換僅有幾個(gè)原子層的極薄材料有望應(yīng)用于電子和量子技術(shù)。由德累斯頓工業(yè)大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國(guó)際團(tuán)隊(duì)在德累斯頓-羅森多夫亥姆霍茲中心（HZDR）進(jìn)行的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)取得了顯著進(jìn)展： 專家們能夠在一種超薄、有效的二維材料中誘導(dǎo)出電中性和帶電發(fā)光粒子之間的極速切換過(guò)程。 ]*h}sn=  
這一成果為研究、光學(xué)數(shù)據(jù)處理和柔性探測(cè)器開辟了新的前景。這項(xiàng)研究發(fā)表在《自然-光子學(xué)》（Nature Photonics）雜志上。 O5?Eb  
與更傳統(tǒng)的塊狀晶體相比，二維半導(dǎo)體可以表現(xiàn)出根本不同的特性。特別是，它更容易產(chǎn)生所謂的激子粒子： 如果一個(gè)已知帶負(fù)電荷的電子在材料中吸收能量而被激發(fā)，它就會(huì)離開原來(lái)的位置。它會(huì)留下一個(gè)移動(dòng)電荷--帶正電的 “空穴”。 5=986ci$U  
電子和空穴相互吸引，共同形成一種稱為激子的結(jié)合態(tài)，這是一種電子對(duì)。如果附近有另一個(gè)電子，它就會(huì)被拉向另一個(gè)電子，形成三粒子狀態(tài)--科學(xué)術(shù)語(yǔ)稱為三離子。三離子的特點(diǎn)是將電荷與強(qiáng)光發(fā)射結(jié)合在一起，可以同時(shí)進(jìn)行電子和光學(xué)控制。 u\wd<<I']  
相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間以來(lái)，激子和三離子之間的相互作用一直被認(rèn)為是一種開關(guān)過(guò)程，這種過(guò)程本身就很有趣，而且對(duì)未來(lái)的應(yīng)用也很有意義。事實(shí)上，許多實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)成功地以有針對(duì)性的方式在這兩種狀態(tài)之間進(jìn)行了切換，但迄今為止切換速度有限。 OXB-.
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這項(xiàng)研究由德累斯頓工業(yè)大學(xué)的Alexey Chernikov教授和HZDR物理學(xué)家Stephan Winnerl博士領(lǐng)導(dǎo)，現(xiàn)在已經(jīng)能夠大大加快這種切換速度。這項(xiàng)工作是在維爾茨堡-德累斯頓 “量子材料中的復(fù)雜性和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，ct.qmat ”英才集群框架內(nèi)進(jìn)行的。來(lái)自馬爾堡、羅馬、斯德哥爾摩和筑波的研究人員為該項(xiàng)目做出了重要貢獻(xiàn)。 8IH gsW";  
先捕獲，后分離 FM)*>ax{  
實(shí)驗(yàn)是利用 HZDR 的特殊設(shè)施進(jìn)行的。FELBE 自由電子激光器可發(fā)出強(qiáng)烈的太赫茲脈沖--頻率范圍介于無(wú)線電波和近紅外輻射之間。研究人員首先在低溫條件下用短激光脈沖照射原子級(jí)薄的二硒化鉬層，產(chǎn)生激子。激子產(chǎn)生后，每個(gè)激子都會(huì)從材料中已經(jīng)存在的足夠數(shù)量的電子中俘獲一個(gè)電子，從而成為三離子。 :JIPF=]fc  
Winnerl 解釋說(shuō)："當(dāng)我們向材料發(fā)射太赫茲脈沖時(shí)，三子又極快地重新變成了激子。“我們之所以能夠展示這一點(diǎn)，是因?yàn)榧ぷ雍腿�離子會(huì)發(fā)出不同波長(zhǎng)的近紅外輻射"。 g-}sVvM  
實(shí)驗(yàn)中的決定性因素是太赫茲脈沖的頻率要匹配，以打破激子和電子之間的弱鍵，從而重新產(chǎn)生一對(duì)僅由一個(gè)電子和一個(gè)空穴組成的電子對(duì)。不久之后，這個(gè)激子又俘獲了另一個(gè)電子，再次成為一個(gè)三離子。 6KG