印度開發出具有量子光電子學性質的材料

　　據《印度教徒報》近日消息，二烯化鎢和二烯化鉬等材料光電子特性（光學和電子學的結合）受到廣泛研究，其一個關鍵特性是光致發光，材料吸收光并以光譜形式重新發射。印度理工學院（馬德拉斯分校）研究人員發現一種方法，通過在二維薄膜上滴注金納米顆粒，可使二烯化鎢的光電子性能提高約30倍。相關研究成果在《應用物理快報》發表。

　　半導體中電子能量占據帶被稱為價電子帶。電子在這些帶中時不會移動，也不會促進傳導。如果受到一個輸入的小能量刺激，電子就會被踢進所謂的傳導帶，使其離開原來位置，通過移動促進傳導。當一個電子從價電子躍遷到傳導帶時，會留下一個叫做“空穴”的陰影。導電帶中電子和價電子帶中空穴可以結合在一起，形成一種被稱為激子的復合物體。硒化鎢的光致發光就是這種激子的結果。

　　激子形成有兩種方式，一種是電子和空穴自旋方向相反，另一種是電子和空穴以相同方向排列。前者稱為亮激子，后者稱為暗激子。由于自旋相反，形成亮激子的電子和空穴可以重新結合，并在這個過程中發出光量子。這種重組方式不存在于暗激子中，因為電子和空穴的自旋是平行的，角動量守恒定律阻礙它們重新組合。因此暗激子比亮激子存活壽命長。

　　暗激子需要外部影響來幫助電子和空穴重新結合，研究人員發現了這種外部影響。當將金納米粒子投到單分子層二烯化鎢表面時，他們發現暗激子與產生的表面場耦合，并重新組合發出光量子，暗激子在金納米粒子的幫助下“變亮”。這是由于等離子體效應，會產生面外電場，有助于導電帶電子的自旋翻轉，從而使暗激子變亮。

　　光致發光特性可應用于各種器件中，如通信和計算中使用的量子發光二極管。這項研究最具挑戰性的方面是這些材料在室溫到100k（約零下173度）之間的光致發光測量控制。