用电子制造液体是很复杂的,但它为各种各样的电子学研究打开了大门。北卡罗来纳州的物理学家们创造了一个相图,可以帮助研究人员在室温下创造出这种液体,让每个人都更容易研究。
北卡罗来纳州物理学家亚历山大·肯珀和博士后研究员阿维纳什·鲁斯塔吉研究当你通过光激发半导体的电子来扰动半导体时会发生什么。他们这样做是为了更好地了解这种材料的特性,并确定在从计算机到医疗检测和治疗设备的电子设备中可能有用的材料。最近,他们发表了一项研究,解释了如何在室温下通过扰动一种特殊类型的材料:单层过渡金属二卤化物(或TMDC)来产生电子和“空穴”液体。
电子空穴液体是如何形成的?简单地说,这就像当我们把蒸汽冷却到沸点以下时,蒸汽转变成水一样。光照在半导体上会激发其中的电子,称为光激发。半导体中的光激发产生了大量的电子和空穴(如果一个电子被激发到一个更高的状态,它就会留下一个处于旧状态的空穴)。如果这些光激发载流子寿命足够长并且相互作用强烈,就可以形成电子空穴液体(EHL)。
这听起来很简单,但通常不是。为了形成弹流液体,通常需要低温(大约-238华氏度或-150摄氏度)。
Rustagi说:“这些限制阻碍了EHL状态在光电和电子器件中潜在应用的探索。”但tmdc的出现使得最近在室温及以上观察到EHL。事实上,北卡罗来纳州物理学家凯南·冈多杜的团队目前正沿着这一思路开展工作。”
TMDC是一种半导体,其特性对任何希望使电子设备更快、更高效运行的人来说都很重要。单层tmdc是薄半导体,称为2D,因为它们大约有一个原子层厚。当材料如此薄时,新的物理性质就会出现。
Kemper和Rustagi研究了单层TMDC二硫化钼(MoS)2.)绘制了电子空穴对气体向弹流润滑转变的相图。他们的相图包括了形成弹流润滑所需的条件——光激发载流子密度和温度,可以作为其他研究弹流润滑状态下TMDC半导体的研究人员的蓝图。
Rustagi说:“光激发载流子的超长寿命使得在高光激发载流子密度下室温下形成弹流润滑成为可能。”这为研究不同效应(如磁场或应变)下的弹流润滑开辟了途径,具有潜在的技术应用价值。想象一下,通过将材质暴露在光线下,可以调整材质的特性。在TMDC中,暴露在高强度光下会导致EHL,从而有效地改变半导体的行为,使其像金属一样。”
研究人员的论文发表在纳米字母.
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