有了這種新材料 室溫下激子可控不是夢！

材料牛注：物理學家研發出的新材料可以在室溫下通過電壓、溫度和激光等控制發射中子和帶電激子。

上圖為Erica Calman和Chelsey Dorow在調整測量二硫化鉬樣本的儀器。圖片來源：Erica Calman

來自加州大學，圣地亞哥和曼徹斯特大學的一個物理學研究團隊為材料前沿研究量身定制了一種新材料，或許會迎來光電設備的新一代升級。在室溫下方便地操縱激子，即一對通過靜電力相互束縛在一起的電子和電子空穴的復合體，是這種材料的最大競爭力。

激子由激光照射到半導體器件上產生。它們可以在沒有凈電荷交換的前提下傳遞能量，通過極度靈敏的電荷耦合裝置(CCD)相機可以檢測到激子在相互作用或者同周圍環境作用之后轉換為光。這一現象對開發新技術至關重要。

砷化鎵是半導體行業的常用材料，大部分團隊之前的研究工作也都是基于砷化鎵(GaAs)的結構。不過，遺憾的是,他們研發出的設備有一個基本的限制——低溫(低于100 K)，這一限制就切斷了幾乎任何潛在的商業應用。

加州大學圣地亞哥分校物理系研究生，即該論文的作者Erica Calman說：“我們之前的結構是由薄層砷化鎵沉積在特定厚度和序列的襯底上,來達到我們想要的特定屬性。“

為了開發出這種室溫下工作的新設備，物理學家們轉向一種新的結構，這種結構是由僅一個原子層厚的二硫化鉬(MoS2)和六方氮化硼(HBN)的超薄層組成。

這種超薄層通過著名的“Scotch tape”法或由Andre Geim開發的機械剝離法可以得到。Andre Geim憑借二維材料石墨烯的開創性成果在2010年獲得諾貝爾物理學獎。

Calman解釋說：“我們設計的這種結構使可以使激子間的聯系更加緊密,這樣他們就可以在室溫存在，而砷化鎵激子在溫室時則發生分解。”

這種激子可以形成一種特殊的量子態——玻色-愛因斯坦凝聚態。在超流體粒子中會出現這種狀態,不會造成電流粒子的損失。研究小組在低溫下觀察到砷化鎵材料也有這種類似激子的現象。

Calman 說道：“我們的研究結果表明,這種新結構可以在室溫工作，通過電壓、溫度、和激光等可控制發射中子和帶電激子。”

該研究成果已發表在Applied Physics Letters

本文參考地址：New material can control excitons at room temperature
感謝材料人編輯部提供素材