在室温下实现半导体光学特性的高可调性是材料科学研究的主要挑战之一。这些特性是由“激子”控制的,激子是半导体中由负电子和正空穴组成的束缚对。
激子在光电子学中变得越来越重要,在过去的几年里,人们对温度、压力、电场和磁场等控制参数的研究激增,这些参数可以调节激子的特性。然而,只有在平衡条件和低温下才能实现适度的大变化。环境温度的显著变化对应用很重要,但迄今为止还缺乏。
现在,洛桑超快科学中心的EPFL Majed Chergui实验室与Angel Rubio(汉堡马克斯普朗克研究所)和Pascal Ruello(勒芒大学)的理论小组合作,刚刚实现了这一目标。发表在科学的进步,国际团队首次展示了利用声波控制激子特性。为了做到这一点,研究人员使用超短激光脉冲在材料中发射高频(数百千兆赫兹),大振幅声波。这种策略进一步允许在高速下对激子性质进行动态操纵。
这一显著的结果是在室温下二氧化钛上得到的,二氧化钛是一种廉价而丰富的半导体,广泛用于各种光能转换技术,如光伏、光催化和透明导电基板。
Majed Chergui说:“我们的发现和完整的描述为诸如廉价声光设备或外部机械应变传感器技术等应用提供了非常令人兴奋的前景。”“利用超短激光脉冲产生的高频声波作为激子的控制方案,为声激子学和主动激子学开辟了一个新时代,类似于利用金属的等离子激子的主动激子学。”
“这些结果只是通过在材料中发射高频声波来探索的开始,”该文章的主要作者,目前在麻省理工学院的Edoardo Baldini补充道。“我们希望在未来使用它们来控制控制磁性的基本相互作用或触发复杂固体中的新相变。”
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