Экситоны — это квазичастицы, с которыми связывают будущее электронных приборов, в частности квантовых компьютеров и смартфонов
Сибирским и немецким исследователям удалось построить модель и
вычислить поведение экситонов — квазичастиц, с которыми связывают
будущее электронных приборов, в частности квантовых компьютеров и
смартфонов, сообщает издание «Наука в Сибири».
Результаты опубликованы в
высокорейтинговом журнале Physical Review Applied.
«Все привыкли, что современные девайсы работают на электронах, но
последнее достижение наноэлектроники — манипулирование на уровне
фотонов и экситонов, то есть электронов, связанных с дыркой. На
их основе можно делать наноразмерные оптоэлектронные приборы,
датчики, компьютеры. Эти структуры способны переносить фотоны, а
с их помощью — информацию. В отличие от электронов, фотоны не
выделяют тепло, а значит, мы сможем уменьшать размеры устройств
без риска их перегрева», — рассказывает соавтор работы, главный
научный сотрудник Института вычислительной математики и
математической геофизики СО РАН доктор физико-математических наук
Карл Карлович Сабельфельд.
Математики в сотрудничестве с физиками исследовали поведение
экситонов в современном полупроводниковом материале — нитриде
галлия. Ученых интересовало взаимодействие электронов с таким
дефектом в нанокристаллической решетке, как дислокация.
«Десятилетиями существовало представление, что дислокация словно
съедает экситоны, когда они подходят к ней. Но в экспериментах
было много противоречий. Мы обнаружили, что в наноразмерном
полупроводнике вокруг дислокации создаются электрические поля,
достаточные для того, чтобы взаимодействовать с экситонами, и
построили модель для описания этих взаимодействий», — говорит
Карл Сабельфельд.
Ученым удалось описать взаимодействие экситонов с дислокацией в
электрическом поле, вычислить их подвижность, время их жизни, а
также подтвердить полученные данные в эксперименте. Оказалось,
что общепринятый ранее метод исследования был основан на неверном
физическом представлении.
Технологии с использованием свойств экситонов применяют, в
частности, для разработки нового поколения мобильной связи 5G. По
словам Карла Сабельфельда, ИВМиМГ СО РАН сотрудничает в этом
направлении с Институтом физики полупроводников им. А. В. Ржанова
СО РАН.
Работа проводилась в сотрудничестве с учеными из Института
твердотельной электроники им. П. Друде в Берлине. Исследование
поддержано грантом РНФ 19-11-00019.
Иллюстрация: https://www.researchgate.net/figure/Band-gap-variation-around-the-line-of-an-a-type-edge-dislocation-in-GaN-at-room_fig1_337300294
Источник: www.sbras.info
Источник: scientificrussia.ru
