Лента TH Новости Глобальные вызовы



Кто сбивает электроны?

∴ 213

Согласно теоретическим предсказаниям исследователей из A*STAR, экзотический эффект Холла, обычно связанный с сильным магнитным полем, может быть достигнут без магнитного поля. Более подробный анализ может открыть путь к новому типу оптоэлектронных устройств, работающих на длинных волнах.

816

Заряженная частица в электрическом поле испытывает силу, которая вращает ее вдоль направления поля, создавая ток. Движущаяся частица также может испытывать силу, перпендикулярную ее движению. Это может происходить при наличии магнитного поля, и может приводить к ряду необычных свойств, особенно когда преобладает перпендикулярный компонент, и электрон начинает следовать перекошенной траектории. Но для этого так называемого режима Холла часто требуются большие магнитные поля, которые непрактичны для реальных устройств.

Джастин Сонг из Института высокопроизводительных вычислений A*STAR, работая со своим коллегой Михаилом Кацем из Университета Висконсина-Мэдисона, теоретически предсказал, что необычное движение Холла может быть использовано при комнатной температуре и без магнитного поля в новом классе материалов, известных как материалы Дирака.

Материалы Дирака являются полуметаллами из-за их симметрий. Покрыв ими проводники, материалы Дирака мягко ломают эти симметрии, открывая небольшие зазоры.Джастин Сонг из Института высокопроизводительных вычислений A*STAR.

Альтернативный путь к эффекту Холла, исследованный Сонгом и Катсом, основан на так называемых «зазорах» в этих материалах Дирака с гэпом. Зазор в контексте электронной зональной структуры материала является минимумом, на который могут оседать электроны. Если есть две зоны с одинаковой энергией, электроны в каждой из зон разных материалов Дирака имеют свои контрастные траектории.

Сонг и Кац использовали этот контраст, вызывая дисбаланс электронов в одной зоне над другой через циркулярно поляризованное световую подсветку. Они выявили фотоиндуцированный эффект Холла (холловская фотопроводимость) с силой, определяемой в значительной степени длиной волны света, увеличивающейся в 1 миллион раз при переходе от видимого света к дальней инфракрасной области спектра.

Это означает, что гелеобразные материалы Дирака с меньшей электронной запрещенной зоной, такие как гетероструктуры графена-бора-нитрида, более эффективны, чем те, которые имеют большую запрещенную зону, включая дисульфид молибдена.

Это явление может быть полезно для разработки новой инфракрасной и терагерцовой оптоэлектроники. Сейчас ученые работают на приемником подобных сигналов.

Филипп Дончев