Сунгюнгван: скручивание двух атомарно тонких полупроводников управляет длиной волны и поляризацией ИК-света

Группа Университета Сунгюнгван (Сеул) разработала способ управления инфракрасным светом: два атомарно тонких полупроводника накладывают друг на друга и скручивают. Работу выполнил коллектив профессора Ким Чжон-ёна (кафедра энергетических наук) совместно с профессором Но Хи-соком из Университета Чонбук. Результаты опубликованы в журнале ACS Nano, сообщает news1.kr news1.krnews1.krnews1.krОткрыть источник ↗.

Инфракрасный свет невидим для глаза, но его используют для измерения расстояния до объектов и регистрации сигналов организма. По словам исследователей, управление длиной волны и направлением колебаний помогает создавать оптические элементы под разные задачи news1.krnews1.krnews1.krОткрыть источник ↗. Авторы называют возможными областями применения лидары автономных автомобилей, приборы ночного наблюдения и биосенсоры; это ожидания авторов, а не показанные устройства news1.krnews1.krnews1.krОткрыть источник ↗.

Скрученный бислой и межслойные экситоны

При освещении полупроводника электрон и покинутое им место, дырка, могут образовать связанную пару — экситон. В структуре между двумя полупроводниками межслойный экситон относительно долго сохраняет светоизлучающее состояние, поэтому подходит для оптических элементов следующего поколения news1.krnews1.krnews1.krОткрыть источник ↗. Условия, при которых существующие двумерные полупроводники излучают свет или позволяют менять направление его колебаний, были ограничены news1.krnews1.krnews1.krОткрыть источник ↗.

Команда наложила два листа двумерных полупроводников — дисульфида рения и диселенида рения — и повернула их друг относительно друга. Новая атомная решётка, возникающая при наложении, меняет свойства инфракрасного света news1.krnews1.krnews1.krОткрыть источник ↗.

Результаты

Меняя угол поворота от 1 до 88 градусов, исследователи получали инфракрасное излучение при разных углах. Изменение угла и числа слоёв сдвигало энергию света в диапазоне около 100 миллиэлектронвольт (мэВ), то есть длину волны ИК-света можно настраивать news1.krnews1.krnews1.krОткрыть источник ↗. При укладке нескольких слоёв яркость света возрастала до 10 раз и более news1.krnews1.krnews1.krОткрыть источник ↗.

Команда также подтвердила, что можно управлять поляризацией — направлением колебаний света. Таким образом, длина волны и направление колебаний регулируются в одной полупроводниковой структуре news1.krnews1.krnews1.krОткрыть источник ↗.

Ким заявил, что команда впервые в мире реализовала такую технологию, и ожидает её применения как базовой в лидарах, приборах ночного наблюдения и биосенсорах news1.krnews1.krnews1.krОткрыть источник ↗. Готовый датчик или устройство в материале не описаны.