Bilim adamları şunları keşfetti: entegre kuantum optiği için, iki boyutlu malzemelerde yerel eksitonlar
Bilim adamları, tek katmanlı tungsten dien oksitteki (WSe2) oksijen boşluğunun, kuantum optik uygulamaları için tek foton yayıcılar (SPE'ler) olarak kullanılmasına izin verdiğini keşfettiler. Son yıllarda, deneylerde atomik olarak ince bal peteği örgülü iki boyutlu (2-D) malzemeler keşfedilmiştir. SPE, ışığı tek tek parçacıklar veya fotonlar şeklinde bir anda yayar ve kuantum optiği ve kuantum bilgi işlemede önemli bir rol oynar. spe, yarı iletken üretim ortamında potansiyel cihaz ve devre entegrasyonu için esneklik sağlayan tungsten dialkylide gibi iki boyutlu malzemeler kullanılarak geliştirilmiştir. Bununla birlikte, tungsten dien bileşiklerinde bu deneylerde bulunan spe'nin doğası net değildir, bu da onların kuantum uygulamalarındaki potansiyel uygulamalarını engeller.Singapur Ulusal Üniversitesi Fizik Bölümü'nden Profesör Su Yingying ve araştırma ekibi şunları belirledi:
Tungsten dienidin lokalize eksiton durumundan tek foton emisyonu, tek katmanlı iki boyutlu malzemede bulunan oksijen boşluğundan kaynaklanır. Araştırma ekibi, sonuçlara ulaşmak için teorik hesaplamaları ve deneysel yöntemleri birleştirdi. Tek foton emisyon kaynaklarının daha iyi anlaşılmasıyla bu keşif, iki boyutlu malzemeler kullanarak hızın geliştirilmesine ve emisyon performansının iyileştirilmesine yardımcı olacaktır.
Araştırmada ekip, tungsten dien malzemesinin doğal nokta kusurlarının yoğunluk fonksiyonel teorisi hesaplaması ile tünelleme spektrumunu tarayarak elde edilen spektrum arasındaki korelasyonu bulamadı ve ardından tungsten dien materyali ile ilgili oksijene odaklandı. Nokta kusuru. Bu kusurlar, sentez işlemi sırasında veya çevresel pasifleştirme yoluyla malzemeye kolayca gömülebilir.
Eliminasyon süreci yoluyla, kristal kafesteki oksijen boşluğuyla ilgili kusurların, deneysel olarak gözlemlenen spektral pozisyonlarda yerel eksiton durumlarını üretme olasılığının en yüksek olduğu bulundu. Bu çalışma, tek tabakalı tungsten dialkiliddeki nokta kusurlarının ayrıntılı bir çalışmasını gerçekleştirdi ve bu kusur yerlerindeki eksitonların doğasını ve enerjisini tahmin etti. Tek foton yayıcıların kaynağının deşifre edilmesi, diğer iki boyutlu malzemeleri kullanan kuantum optik uygulamaları için kuantum yayıcıların geliştirilmesine yardımcı olacaktır. İki boyutlu malzemelerdeki nokta hatalarının belirlenmesi birçok uygulama için önemlidir.Son araştırmalar göstermiştir ki W boşlukları iki boyutlu tungsten diende en önemli nokta kusurlarıdır ve teorik araştırmalar bunu öngörmektedir. Kalkojenit boşlukları, geçiş metali çift halojenli yarı iletkenlerdeki en olası doğal nokta kusurlarıdır.
Çalışma, cvd tarafından büyütülen iki boyutlu tungsten dien oksitte W boşluğu olmadığını göstermek için birinci prensip hesaplamaları, taramalı tünelleme mikroskobu (STM) ve taramalı transmisyon elektron mikroskobu deneylerini kullanır. Araştırmacılar, iki boyutlu tungsten diende O-pasifleştirilmiş selenyum boşlukları (OSe) ve O interstisyeller (Oins) bulunduğunu tahmin ediyor. Bu, selenyum boşluklarında O2 ayrışmasına yatkınlık veya CVD büyümesinin varlığı nedeniyle olabilir. WO3 öncüsü. Bu kusurlar STM görüntüsünün deneysel sonuçlarla uyumlu olmasını sağlar. İki boyutlu WSe2'nin tek foton emisyonunun (SPE) deneysel gözlemi nedeniyle, iki boyutlu tungsten diende nokta kusurlarının optik özellikleri çok önemlidir. Gerinim gradyanı, eksitonların huni şeklindeki dağılımını gerçek uzayda yapar.
Nokta kusuru, eksitonların uzunluk ölçeğinde konumlandırılması için gerekli bir koşuldur ve fotonların birer birer yayılmasını sağlar. En son gwt-bethe-salpeter denklem hesaplamasını kullanarak, önceki deneylerde, sadece Oins kusurlarının SPE'nin enerji aralığında yerel ekskiytonlar üreteceği ve bu da onları daha önce gözlemlenen SPE'nin kaynağı olma ihtimalinin yüksek olduğu tahmin edilmektedir. Başka hiçbir nokta kusuru (OSe, Se boşluk, W boşluk ve SeW ters çevirme) aynı enerji aralığında yerel eksitonlar oluşturmaz. Araştırma tahmini, ilgili iki boyutlu malzemelerde SPE'yi gerçekleştirmek için bir yöntem ortaya koyuyor ve deneyciler için iki boyutlu tungsten diende SPE'yi gerçekleştirmek için diğer enerji aralıklarını gösteriyor.
