Les scientifiques ont découvert qu'un champ magnétique perpendiculaire fait que les quasi-particules électriquement neutres (excitons) dans les semi-conducteurs se comportent comme des électrons dans l'effet Hall. Cette découverte aidera les chercheurs à étudier la physique des excitons et des condensats de Bose-Einstein.

L'effet Hall peut être obtenu en appliquant un champ magnétique dans une direction perpendiculaire au passage du courant d'un semi-conducteur ou d'une plaque métallique. Dans ce cas, tous les électrons vont dévier d'un côté, qui accumulera une charge négative, tandis que l'autre côté a une charge positive. Il en résulte une tension entre les faces d'extrémité droite et gauche de la plaque.

Les physiciens de l'ITMO ont récemment découvert un effet similaire mais pour les excitons, quasiparticules neutres composites. Il se produit lorsqu'un laser affecte une plaque semi-conductrice d'arséniure de gallium, par exemple, en présence d'un champ magnétique. Le nouveau phénomène a été appelé l'effet Hall d'exciton anormal.

« Si vous prenez une fine bande d'un matériau semi-conducteur et que vous la placez sous un faisceau laser à angle droit, vous allez créer un flux dirigé de gaz exciton. En appliquant un champ magnétique perpendiculaire à ce film, vous ferez dévier le nuage d'excitons d'un côté. Et c'est un analogue complet de l'effet Hall, mais pour les quasiparticules composites chargées neutres, " explique Valerii Kozin, un doctorat étudiant à la Faculté de Physique et d'Ingénierie de l'ITMO.

Cet effet aidera les chercheurs à séparer les excitons lumineux et sombres. Lorsque le gaz exciton est formé, certains excitons sont capables d'émettre de la lumière une fois que l'électron revient à sa place. De telles quasiparticules sont appelées excitons brillants. D'autres excitons disparaissent sans émission lumineuse, ce sont des excitons sombres. Bien qu'il soit particulièrement difficile de les étudier et de les obtenir car les deux types de quasiparticules sont créés simultanément, la méthode proposée pour séparer les excitons brillants des sombres résoudra avec succès ce problème.

Valerii Kozin admet qu'il est peu probable que l'effet découvert soit aussi largement appliqué aux technologies à effet Hall utilisées dans les smartphones, mais il peut être très précieux pour les scientifiques qui étudient les excitons. En particulier, cela simplifiera grandement l'étude d'états de la matière aussi époustouflants et complexes que les condensats de Bose-Einstein.