Haciendo brillar los semiconductores oscuros

En sus experimentos, los físicos de Oldenburg dirigieron luz láser sobre muestras de semiconductores extremadamente delgados con varios componentes ópticos. Crédito: Universidad de Oldenburg

Si un sólido puede emitir luz o no, por ejemplo, como un diodo emisor de luz (LED), depende de los niveles de energía de los electrones en su red cristalina. Un equipo internacional de investigadores dirigido por el Dr. Hangyong Shan y el Prof. Dr. Christian Schneider, físicos de la Universidad de Oldenburg, han logrado manipular los niveles de energía en una muestra ultrafina del diseleniuro de tungsteno semiconductor de tal manera que este material, que normalmente tiene un bajo rendimiento de luminiscencia, comenzó a brillar. El equipo ha publicado ahora un artículo sobre su investigación en la revista científica. Comunicaciones de la naturaleza.

Según los investigadores, sus hallazgos constituyen un primer paso hacia el control de las propiedades de la materia a través de campos de luz. “La idea se ha discutido durante años, pero aún no se ha implementado de manera convincente”, dijo Schneider. El efecto de la luz podría utilizarse para optimizar las propiedades ópticas de los semiconductores y contribuir así al desarrollo de LED innovadores. células solares, componentes ópticos y otras aplicaciones. En particular, las propiedades ópticas de los semiconductores orgánicos (plásticos con propiedades semiconductoras que se utilizan en pantallas flexibles y células solares o como sensores en textiles) podrían mejorarse de esta manera.

El diseleniuro de tungsteno pertenece a una clase inusual de semiconductores que consisten en un metal de transición y uno de los tres elementos azufre, selenio o telurio. Para sus experimentos, los investigadores utilizaron una muestra que consistía en una sola capa cristalina de tungsteno y átomos de selenio con una estructura tipo sándwich. En física, estos materiales, que tienen solo unos pocos átomos de espesor, también se conocen como materiales bidimensionales (2D). A menudo tienen propiedades inusuales porque el portadores de carga contienen se comportan de una manera completamente diferente a los de los sólidos más gruesos y, a veces, se los denomina “materiales cuánticos”.

El equipo dirigido por Shan y Schneider colocó el diseleniuro de tungsteno muestra entre dos espejos especialmente preparados y usó un láser para excitar el material. Con este método pudieron crear un acoplamiento entre partículas de luz (fotones) y electrones excitados. “En nuestro estudio, demostramos que a través de este acoplamiento, la estructura de las transiciones electrónicas se puede reorganizar de modo que un material oscuro se comporte efectivamente como uno brillante”, explicó Schneider. “El efecto en nuestro experimento es tan fuerte que el estado inferior de diseleniuro de tungsteno se vuelve ópticamente activo”. El equipo también pudo demostrar que los resultados experimentales coincidían en gran medida con las predicciones de un modelo teórico.


Resolviendo el misterio de la luz cuántica en capas delgadas


Más información:
Hangyong Shan et al, Brillo de un semiconductor monocapa oscuro a través de un fuerte acoplamiento luz-materia en una cavidad, Comunicaciones de la naturaleza (2022). DOI: 10.1038 / s41467-022-30645-5

Proporcionado por la Universidad de Oldenburg

Citación: Haciendo brillar los semiconductores oscuros (27 de junio de 2022) recuperado el 27 de junio de 2022 de https://phys.org/news/2022-06-dark-semiconductors.html

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