Poszukując nowych materiałów półprzewodnikowych do zastosowania w urządzeniach elektronicznych najnowszej generacji, naukowcy z Politechniki Wrocławskiej odkryli unikalne właściwości chalkogenków metali przejściowych.
Naukowcy z Katedry Fizyki Doświadczalnej PWr: dr hab. inż. Joanna Jadczak, dr inż. Joanna Kutrowska-Girzycka i dr hab. inż. Leszek Bryja, prowadząc wspólne badania z partnerami z Niemiec, Rosji, Japonii i Tajwanu, szukają nowych materiałów półprzewodnikowych, tzw. atomowo cienkich, czyli takich, które dają się łatwo rozdzielać na warstwy o różnej grubości. Ta tematyka stała się obiektem zainteresowania świata nauki po otrzymaniu pojedynczej dwuwymiarowej warstwy węgla, tzw. grafenu i odkryciu jego bardzo unikalnych własności.
Badane przez nas monowarstwy chalkogenków metali przejściowych są podobnie jak grafen atomowo cienkie, ale w przeciwieństwie do grafenu, który jest półmetalem, są półprzewodnikami. A to daje możliwości większych zastosowań w budowie urządzeń elektronicznych nowej generacji – zaznacza dr hab. inż. Joanna Jadczak z Wydziału Podstawowych Problemów Techniki PWr (na fot.).
Wrocławscy badacze zwracają uwagę, że monowarstwy chalkogenków metali przejściowych mają szereg interesujących własności. Podkreślają silne ograniczenie przestrzenne elektronów i dziur w monowarstwach chalkogenków, co prowadzi do ich silnego oddziaływania kulombowskiego (nieduża odległość pomiędzy cząstkami). Jak wyjaśniają inżynierowie z PWr, skutkuje to tym, że energie wiązań ekscytonów są rzędu setek milielektoonowoltów, a to z kolei przyczynia się do ich stabilności nawet w temperaturach pokojowych. Ponadto ekscytony mogą mieć określone własności spinowe i dolinowe, czyli być zarówno jasne, tzn. dozwolone dla przejść optycznych ze względu na reguły wyboru (przez co mają krótki czas życia), jak i ciemne, tzn. niedozwolone dla przejść optycznych, z długimi czasami życia.
Odkryliśmy, jak pobudzając takie struktury światłem z zakresu widzialnego promieniowania elektromagnetycznego, można doprowadzić do sprzężenia pomiędzy ciemnymi a jasnymi ekscytonami – ekscytuje się dr hab. Joanna Jadczak.
Zbadanie własności fizycznych półprzewodnikowych monowarstw chalkogenków metali przejściowych i kontrola tych własności ze względu na ich unikalny charakter ma duże znaczenie w kwestii wykorzystania badanych materiałów w optoelektronice i spintronice, jak również informatyce.
Przy tym projekcie współpracowaliśmy z badaczami z: Ioffe Institute w Sankt Petersburgu, TU Dortmund University, National Taiwan University of Science and Technology w Taipei i National Institute for Materials Science w Tsukubie. Pokazaliśmy, że potrafimy zarówno wytworzyć materiały o wysokiej jakości, jak również zbadać ich unikalne własności – podkreśla dr inż. Joanna Kutrowska-Girzycka.
Wyniki badań zostały opublikowane w prestiżowym czasopiśmie ACS Nano.
źródło: PWr