Des chercheurs ont réussi à faire briller des semi-conducteurs sombres

Les niveaux d’énergie des électrons dans un réseau cristallin solide déterminent s’ils peuvent ou non produire de la lumière, par exemple sous forme de diodes électroluminescentes (LED).

Une équipe internationale de scientifiques dirigée par Université d’Oldenbourg Les physiciens Dr Hangyong Shan et le professeur Christian Schneider ont réussi à synthétiser ce matériau, qui a généralement un faible rendement de brillance, afin qu’il puisse briller – et ont réussi à modifier les niveaux d’énergie dans des échantillons de matériaux semi-conducteurs en tungstène ultra-fins.

L’équipe publie des articles de recherche dans des revues scientifiques Communication Nature.

Les chercheurs affirment que leurs découvertes sont la première étape dans la manipulation des propriétés physiques des matériaux à l’aide de champs lumineux.

L’idée a été discutée pendant des années, mais n’a pas été mise en œuvre de manière concluante.

Christian Schneider, Physicien, Université d’Oldenbourg

L’effet lumineux a le potentiel d’améliorer les capacités optiques des semi-conducteurs et, en tant que tel, aidera à la fabrication de LED avancées, de cellules solaires, de composants optiques et d’autres applications.

Il peut améliorer la qualité optique des semi-conducteurs organiques ou des plastiques aux propriétés semi-conductrices utilisés dans les écrans polyvalents, les cellules solaires ou comme capteurs dans les textiles.

Une classe rare de semi-conducteurs composée d’un métal de transition plus l’un des trois éléments – soufre, sélénium ou tellure – comprend le diséléniure de tungstène. Les scientifiques ont utilisé des échantillons constitués de couches monocristallines d’atomes de tungstène et de sélénium sous forme de sandwich pour leur étude.

Certains de ces matériaux plus épais sont également appelés matériaux bidimensionnels (2D) en physique. On les appelle aussi “matériaux quantiques”, car ils ont souvent la particularité d’avoir des porteurs de charge qui se comportent très différemment des solides plus épais.

L’échantillon de disléniure de tungstène a été placé entre deux miroirs spécialement conçus par les chercheurs, guidés par Shan et Schneider, et excités par un laser. Ils ont pu apparier des électrons énergétiques et des particules lumineuses (photons) grâce à cette technique.

“Dans notre étude, nous montrons que grâce à ce couplage, les structures de transition électronique peuvent être réarrangées de sorte que la matière noire se comporte effectivement comme la matière claire.Description de Schneider. “L’effet dans notre expérience est si fort que l’état inférieur du diséléniure de tungstène devient optiquement actif. “

Les chercheurs ont également pu montrer que les résultats expérimentaux reflétaient fidèlement un modèle hautement théorique.

Les résultats sont le fruit d’une collaboration entre des scientifiques de l’Université Karl von Ossetsky à Oldenburg (Allemagne) et des collègues de l’Université de Reykjavik (Islande), de l’Université de Würzburg (Allemagne), de l’Université Friedrich Schiller (Allemagne) et de l’Arizona State University. (ETATS-UNIS). ) et l’Institut national des sciences des matériaux de Tsukuba (Japon). Une partie de la théorie a été développée par des collègues de l’Université ITMO de Saint-Pétersbourg (Russie) avant que les universités ne mettent fin à leur collaboration.

Référence de la revue :

Chan, H.; et d’autres. (2022) Illumination d’un semi-conducteur monocouche sombre avec fort couplage de matériau léger dans la cavité. Connexion naturelle. doi.org/10.1038/s41467-022-30645-5.

la source: https://uol.de/ar