Un team internazionale di scienziati, tra cui il professor Gotthard Seifert di NUST MISIS, ha compiuto un importante passo avanti verso il controllo degli effetti eccitonici nelle eterostrutture bidimensionali di van der Waals. Nel futuro, questa ricerca potrebbe contribuire all'elettronica con proprietà più controllate. La ricerca è stata pubblicata in Fisica della natura .

Un materiale bidimensionale con caratteristiche elettroniche adeguate è il bisolfuro di molibdeno bidimensionale (MoS2), che ha una struttura monostrato (uno strato di atomo) di molibdeno situato tra due strati di zolfo. Nel 2017, Il professor Gotthard Seifert ha descritto il meccanismo della germinazione dei difetti nella struttura del disolfuro di molibdeno bidimensionale come un processo che consentirà agli scienziati di sfruttare il MoS bidimensionale ₂ pieno potenziale di utilizzo in microelettronica. Questo lavoro è stato pubblicato sulla principale rivista, ACS Nano .

I ricercatori ora studiano le proprietà di altri materiali bidimensionali per l'applicazione nell'elettronica. Monostrati di bisolfuro di molibdeno (e, Per esempio, diselenidi di wolframite—WSe ₂ ) hanno mostrato proprietà ottiche eccezionali dovute agli eccitoni, coppie strettamente legate di lacune elettroniche (quasiparticelle che agiscono come portatori di una carica positiva).

Allo stesso tempo, la creazione del MoS ₂ /WSe ₂ l'eterostruttura stratificando monostrati separati porta alla comparsa di un nuovo tipo di eccitone, dove l'elettrone e la lacuna sono divisi spazialmente in strati diversi.

Gli scienziati hanno dimostrato che gli eccitoni intercalari forniscono una visualizzazione del segnale ottico molto specifica quando vengono stratificati. Ciò consente agli scienziati di studiare i fenomeni quantistici, rendendolo ideale per esperimenti in voltronica, un campo dell'elettronica quantistica che cerca di controllare gli elettroni nelle "valli" dei semiconduttori. Nel futuro, queste scoperte potrebbero portare al modo più efficace per codificare le informazioni.

"Grazie all'uso di metodi spettroscopici e calcoli quanti-chimici dai primi principi, abbiamo rivelato un buco di elettroni parzialmente carico in MoS ₂ /WSe ₂ eterostrutture, così come la posizione [del buco dell'elettrone]. Siamo riusciti a controllare l'energia di radiazione di questo nuovo eccitone modificando l'orientamento relativo degli strati, ", ha detto il professor Gotthard Seifert.

Secondo Seifert, questo risultato è un passo importante verso la comprensione e il controllo degli effetti degli eccitoni nelle eterostrutture di Van der Waals. Il team di ricerca sta continuando a studiare l'effetto delle rotazioni degli strati sulle proprietà elettroniche del materiale. Nel futuro, ciò consentirà la creazione di nuovi materiali unici per i pannelli solari o l'elettronica.