慕尼黑路德维希·马西米兰大学 学分:慕尼黑路德维希·马西米兰大学 钨二硒化物的超薄层在光电子学和量子技术中有潜在的应用
LMU的研究人员现在已经探索了这种材料如何在强磁场中与光相互作用
由于其惊人的和多种多样的性质，原子级薄单层和双层形式的半导体过渡金属二元化合物近年来引起了极大的兴趣
迄今为止，大部分注意力都集中在这些材料的光学性质上，如硫化钼(MoS)和二硒钨(WSe2)
这些化合物作为纳米元件在光电和量子技术应用中显示出巨大的前景
在一项新的研究中，由亚历山大·赫格尔领导的LMU物理学家现已开发出一个理论模型，该模型描述了磁场对二维超薄过渡金属二分法中激子行为的影响
激子是强束缚的准粒子，由导带中的一个电子和价带中带正电荷的对应电子组成，称为空穴
在强磁场存在的情况下，这种准粒子的能态(即
e
它们发射和吸收光的频率)分裂
这种光谱分裂可以通过实验来测量，更重要的是，在目前的情况下，它也可以通过理论来预测
在这项研究中，研究小组将WSe2的单层和双层样品冷却到几开尔文的液氦温度
研究人员随后使用光学光谱测量了高达9特斯拉磁场的发射光谱，并确定了场致分裂
“像这样的测量对研究激子很有用，激子反过来决定了半导体的光-物质相互作用，”赫格尔解释道
众所周知，激子可以以不同的构型形成
除了直接与光耦合的亮激子之外，电子和空穴的配对可以产生自旋暗激子和动量暗激子
到目前为止，还不能确定地将发射光谱中观察到的特征归属于这些不同的激子种类
然而，在磁场存在的情况下，单个发射峰表现出特征性的光谱分裂
“这种分裂可以用来区分不同类型的激子，”赫格尔说，“但前提是我们有相应的理论模型
“LMU团队发展了一种理论，根据第一性原理计算了磁场作用下单层和双层WSe2中不同类型激子的光谱分裂，并将他们的理论预测与实验数据进行了比较
该结果提供了对WSe2和相关过渡金属二元化合物的光电性质的更好理解，其中激子代表光与纳米物质相互作用的主要界面
超薄WSe2层作为光电器件(包括光电探测器和发射器或光伏器件)中光-物质耦合技术开发的试验台
“这些超薄材料在机械上非常柔韧和紧凑，”赫格尔说
它们对量子技术也有潜在的可行性，因为它们将谷作为量子自由度，可以作为量子位，量子计算机中信息处理的基本单位
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