Nowe badania: kontrola spinu w optoelektronice za pomocą chiralnych perowskitów i półprzewodników III-V

WarsawNaukowcy z Narodowego Laboratorium Energii Odnawialnej (NREL) w Departamencie Energii USA osiągnęli istotny postęp w dziedzinie optoelektroniki. W swojej pracy połączyli półprzewodnik typu III-V z unikalnym materiałem, znanym jako chiralne perowskity halogenkowe. Dzięki temu nowemu połączeniu zwykła dioda LED została przekształcona w urządzenie zdolne do kontrolowania spinu elektronów bez użycia pól magnetycznych.

Oto, co udało się osiągnąć zespołowi:

• Opracowano spolaryzowaną diodę LED z zastosowaniem warstwy perowskitowej.
• Zintegrowano półprzewodnik III-V z chiralnym perowskitem.
• Uzyskano kontrolę nad spinem w temperaturze pokojowej.

Ta nowa technologia może zrewolucjonizować optoelektronikę, wpływając na urządzenia takie jak diody LED, ogniwa słoneczne i lasery telekomunikacyjne.

Badania, w których wzięli udział eksperci z NREL, Colorado School of Mines, Uniwersytetu Utah, Uniwersytetu Kolorado w Boulder oraz Uniwersytetu Lotaryńskiego we Francji, zostały sfinansowane przez CHOISE.

CHOISE bada wzajemne przekształcenia ładunku, spinu i światła przy użyciu związków chemicznych. Skupia się głównie na kontrolowaniu spinu elektronów, który może mieć kierunek "w górę" lub "w dół".

Zobacz również:

Dzisiaj · 07:58

Technologia ASR dla osób z chorobą Parkinsona zyskuje precyzję

Większość współczesnych urządzeń przekształca ładunek w światło i odwrotnie. Dodanie kontroli nad spinem może wywołać nowe efekty i zastosowania. Beard zauważył, że ludzie często pomijają istotność spinu elektronów, choć jest to ważny czynnik, który można kontrolować.

W 2021 roku naukowcy zastosowali dwa rodzaje warstw perowskitowych do kontrolowania spinu. Opracowali filtr blokujący elektrony o niewłaściwym spinie. Sądzili, że zastosowanie dwóch półprzewodników może poprawić optoelektronikę. Najnowsze osiągnięcia potwierdzają, że mieli rację.

Połączenie perowskitów z półprzewodnikami III-V eliminuje konieczność stosowania bardzo niskich temperatur. Dzięki temu poprawia się przetwarzanie danych i zmniejsza zużycie energii. Wprowadzenie półprzewodnika III-V zwiększyło polaryzację do około 15%, co wzmacnia akumulację spinową w diodzie LED.

Matthew Hautzinger, główny autor, jest entuzjastycznie nastawiony do dodania funkcji spin do zwykłej diody LED. Wspomniał, że typ diody LED, której używali, kosztuje około 14 centów. Dodanie chiralnego perowskitu przekształca ją w urządzenie, które może kontrolować spin.