2021年5月3
加州大学河滨分校(University of California, Riverside)的两位物理学家已经从美国陆军获得了超过58.2万美元的资助，他们的目标是将照射在原子薄半导体材料上的光转化为电能。欧洲杯足球竞彩
纳撒尼尔·盖博(Nathaniel Gabor)和维韦克·阿吉(Vivek Aji)都是物理学和天文学的副教授，他们将重点研究光的基础科学及其与物质的相互作用如何在堆叠单层半导体的分层和扭曲垂直结构中实现新的传感能力。欧洲杯线上买球研究人员旨在了解电子激发如何影响超小型半导体光电材料中光吸收能量的流动。欧洲杯足球竞彩
“这项研究有可能影响基础科学和技术，包括光传感中的量子过程物理学，以及对二维量子材料中新型光电特性的更深入的了解，”欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球美国陆军作战能力发展司令部(DEVCOM，陆军研究实验室)的项目经理塔尼亚·帕斯科娃说。“一次成功的执行将为量子增强传感器打开新的机遇，这将引领夜视技术和量子通信网络的新时代，这两项技术对陆军都非常重要。”
Gabor和Aji预计，他们的叠加和扭转方法将催生新一代在室温下工作的量子光电二极管、下一代光伏、单光子传感器和发光二极管(led)。他们将是首批探索堆叠工程的能力，振动运动和电子状态之间的相互作用，预示着量子传感器科学的新时代。欧洲杯线上买球
“我们认为，这个项目将让我们对光敏领域快速、高度敏感的量子相干电子-空穴分离有更深的理解，”这项为期三年的资助项目的首席研究员嘉伯说。“这也预示着精密工程材料和先进光敏技术设备的未来将迅速发展。”欧洲杯足球竞彩
利用理论模型作为工具，Gabor和Aji已经开始了原子薄半导体钨二硒化和钼二硒化的实验。当这种半导体吸收光子时，束缚的电子会被释放，留下电子空位或空穴。由于空穴的行为像一个带正电荷的电子，电子和空穴可以相互吸引，形成一种称为激子的束缚态。
“今天，我们甚至在堆叠层面上对这些材料的行为有了更好的了解，”欧洲杯足球竞彩理论物理学家、该基金的共同首席研究员阿吉说。“在扭转中，你会到达一系列‘魔法角度’，其中某些方面会重复。扭转是这一研究领域的未来。”
Gabor解释说，材料科学家现在可以很容易欧洲杯足球竞彩地分离出单个原子薄的材料，并控制它们相互之间的扭曲程度。然而，在这些“扭曲”材料中，原子运动和激子之间的相互作用是具有挑战性的，因为相互作用强度是由原子尺度配欧洲杯足球竞彩置和电子结构确定的。
“想象一层红色原子在一层蓝色原子之上，”伽柏说。“通过相互扭转，你可以很好地控制红原子和蓝原子之间的距离，原子允许的振动会以不寻常的方式受到影响。当你继续做这些曲折…反过来，它们的行为变得更加复杂，影响磁性、超导性和光学效应等特性。
“在只有一层的情况下，激子的吸收非常窄。当你开始堆叠和扭曲这些层时，你就可以找到吸收光线并有效产生电流的新方法。”
在堆垛二硒化钨和二硒化钼层时，它们之间可能会形成电场。光照射在这个堆栈上形成束缚激子，然后直接转化成电子和空穴，效率非常高。Gabor怀疑某些独特的量子力学效应可能发生在钨二硒化钼体系中。他说，只有少数材料系统欧洲杯足球竞彩以这种方式表现。
“这与原子振动的方式以及它与光的相互作用有关，”他补充说。“我们可能在这里看到了振动物理学。从陆军的角度来看，最终目标是找到利用量子力学效应提高效率的新方法。我们有一整套类似二硒化钨和二硒化钼的半导体来进行实验。”
Aji解释说，当光在半导体中被吸收时，系统中会产生一些激发，而这些激发往往会消散。
“但如果你能系统地控制材料的电子特性，那么你就可以调整材料，以你想要的方式对光作出反应，”欧洲杯足球竞彩他说。“半导体层的堆叠和扭曲就可以做到这一点。”
研究人员承认，将两个半导体相互扭曲，使他们的研究工作处于“石器时代”。
“到目前为止，我们的合作只是触及了这一广阔领域的表面，”伽柏说。“有3个、4个或10个单分子层，我们有一个巨大的参数空间来研究。好消息是我们有很多工作要做，这应该会让我的实验室忙很长时间。坏消息是，有很多层面，很难理解到底发生了什么。”
与其他致力于半导体材料堆叠和扭曲的研究小组不同，Gabor和Aji对从实验角度演示设备(如室温振动传感器)感兴趣。欧洲杯足球竞彩
“我们专注于应用于光探测和光电子的半导体设备，”伽柏说。“这些设备理论上可以以led和激光器无法达到的速度运行，有望实现高速通信。值得注意的是，目前这一领域的实验和理论是同步进行的。这在科学界是很不寻常的。欧洲杯线上买球我们与其他研究小组不同的是，我们已经在制造这些半导体设备。”
Gabor和Aji将由两名研究生协助研究。该项目名为堆叠和扭转范德华异质结构用于超快和超灵敏的振动传感器9月1日开始。
来源:https://www.ucr.edu/