Domieszki chiralne i półprzewodniki III-V przełomem w kontroli spinu w optoelektronice

WarsawNaukowcy z Narodowego Laboratorium Energii Odnawialnej (NREL) w USA odkryli coś znaczącego w dziedzinie optoelektroniki. Zespół kierowany przez Matthew Bearda połączył chiralne perowskity z półprzewodnikami III-V, tworząc diodę LED zdolną do zarządzania spinem elektronów w temperaturze pokojowej. Może to prowadzić do nowych postępów w urządzeniach, takich jak diody LED, ogniwa słoneczne oraz lasery telekomunikacyjne.

Najważniejsze osiągnięcia to:

• Połączenie warstwy perowskitowej z półprzewodnikiem III-V.
• Tworzenie diod LED emitujących fotony o kontrolowanym spinie w temperaturze pokojowej.
• Eliminacja konieczności stosowania pól magnetycznych lub kontaktów ferromagnetycznych.
• Zwiększenie stopnia polaryzacji emitowanego światła.

Zespół wcześniej zajmował się zmianą spinów elektronów za pomocą materiałów warstwowych, co pozwoliło im segregować elektrony według kierunku ich spinu. Teraz posunęli swoje badania naprzód, stosując te materiały w komercyjnych diodach LED. Dzięki dodaniu półprzewodników III-V zwiększyli polaryzację z 2,6% do 15%.

Praca ta została sfinansowana przez Center for Hybrid Organic Inorganic Semiconductors for Energy (CHOISE), wspierane przez Departament Energii. Udział w badaniu wzięli naukowcy z Colorado School of Mines, Uniwersytetu Utah, Uniwersytetu Kolorado w Boulder oraz Uniwersytetu Lotaryńskiego we Francji, którzy dzielili się swoją wiedzą ekspercką.

Zobacz również:

Dzisiaj · 20:04

Miniaturowy chip MIT do kontroli cząstek za pomocą światła

Istnieje możliwość zwiększenia prędkości przetwarzania danych i zmniejszenia zużycia energii. Tradycyjna technologia skupia się głównie na kontrolowaniu ładunku elektronów, często pomijając ich spin. Jednak spin elektronów również można regulować i wykorzystywać. Może to prowadzić do pojawienia się nowych efektów i funkcji w urządzeniach optoelektronicznych.

Chiralność jest kluczową cechą nowego materiału. Struktury chiralne nie mogą dokładnie odpowiadać swoim lustrzanym odbiciom. Na przykład, "leworęczny" system chiralny może przepuszczać tylko elektrony o spinie "góra" i blokować elektrony o spinie "dół", lub odwrotnie. Ta właściwość pozwala materiałowi zamieniać spin elektronów na spolaryzowane światło, co zwiększa jego wydajność i funkcjonalność.

Badania pokazują postępy w zakresie kontroli światła, ładunku i spinu w urządzeniach optoelektronicznych. Ten postęp może prowadzić do powstania nowych, niespodziewanych technologii. „To od wyobraźni zależy, dokąd to może zaprowadzić lub zakończyć się," powiedział Beard. To stwierdzenie podkreśla potencjalny wpływ tego odkrycia.

Najnowsze osiągnięcia wskazują, że możemy wkrótce mieć optoelektroniczne urządzenia, które będą szybsze, bardziej wydajne i zaoferują nowe możliwości dzięki lepszemu zrozumieniu i kontrolowaniu spinu elektronowego. Połączenie chiralnych perowskitów z półprzewodnikami III-V może zrewolucjonizować wiele obszarów technologii.