显微镜图像可能会带来控制量子计算激子的新方法

07年2023月XNUMX日（Nanowerk新闻) 激子作为未来量子计算机中可能的量子位（qubit）而引起人们的关注，并且是光电子学和能量收集过程的核心。然而，这些存在于半导体和其他材料中的电中性准粒子非常难以限制和操纵。现在，研究人员第一次创造并直接观察到限制在原子薄材料的简单堆叠中的高度局域化的激子。这项工作证实了理论预测，并为用定制材料控制激子开辟了新途径。该项目联合负责人 Archana Raja 表示：“通过简单地堆叠这些 2D 材料就可以将激子定位在特定晶格位点上，这一想法令人兴奋，因为它具有多种应用，从设计光电设备到量子信息科学材料。”劳伦斯伯克利国家实验室（伯克利实验室）分子铸造厂的一名科学家，他的团队领导了器件制造和光谱表征。 这张电子显微镜衍生的合成图像显示了绿色的激子。激子图右下角勾勒出的莫尔晶胞尺寸约为 8 纳米。 （图片：Sandhya Susarla 和 Peter Ercius，伯克利实验室）该团队通过堆叠二硫化钨 (WS) 层来制造器件2）和二硒化钨（WSe2）。两种材料中原子间距的微小不匹配产生了莫尔超晶格，这是一种较大的周期性图案，由两个具有相似但不相同的元素间距的较小图案重叠而产生。研究人员使用最先进的电子显微镜工具收集了设备的结构和光谱数据，结合数百次测量的信息来确定激子的可能位置。 “我们基本上使用了最先进显微镜上的所有最先进功能来完成这项实验，”分子铸造厂国家电子显微镜中心成像工作负责人 Peter Ercius 说。 “我们正在突破我们所能做的一切的界限，从制作样品到分析样品，再到理论研究。”伯克利实验室高级科学家、加州大学伯克利分校杰出物理学教授史蒂文·路易（Steven Louie）领导的理论计算表明，堆叠材料中会发生大型原子重建，从而调节电子结构以形成周期性的“陷阱”阵列激子变得局域化。结构变化与激子局域化之间这种直接关系的发现颠覆了之前对这些系统的理解，并建立了一种设计光电材料的新方法。该团队的研究结果在期刊上发表的一篇论文中进行了描述 科学 (“使用亚纳米电子探针对莫尔晶胞内的激子限制进行高光谱成像”），博士后研究员 Sandhya Susarla（现为亚利桑那州立大学教授）和 Mit H. Naik 为共同主要作者。接下来，该团队将探索按需调整莫尔晶格的方法，并使这种现象对材料无序更加稳健。

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• Sumber: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62326.php