Une équipe internationale de scientifiques, dont le professeur Gotthard Seifert de NUST MISIS, a fait un pas important vers le contrôle des effets excitoniques dans les hétérostructures bidimensionnelles de van der Waals. À l'avenir, ces recherches pourraient contribuer à une électronique aux propriétés plus contrôlées. La recherche a été publiée dans Physique de la nature .

Un matériau bidimensionnel avec des caractéristiques électroniques appropriées est le bisulfure de molybdène (MoS2) bidimensionnel, qui a une structure monocouche (couche à un atome) de molybdène située entre deux couches de soufre. En 2017, Le professeur Gotthard Seifert a décrit le mécanisme de germination des défauts dans la structure du bisulfure de molybdène bidimensionnel comme un processus qui permettra aux scientifiques de capitaliser sur le MoS bidimensionnel 2 son plein potentiel d'utilisation en microélectronique. Ce travail a été publié dans la principale revue, ACS Nano .

Le chercheur étudie maintenant les propriétés d'autres matériaux bidimensionnels pour une application en électronique. Monocouches de bisulfure de molybdène (et, par exemple, diséléniures de wolframite—WSe 2 ) ont montré des propriétés optiques exceptionnelles dues aux excitons, paires de trous d'électrons étroitement liés (quasiparticules agissant comme porteurs d'une charge positive).

À la fois, la création du MoS 2 /WSe 2 l'hétérostructure par superposition de monocouches séparées conduit à l'apparition d'un nouveau type d'exciton, où l'électron et le trou sont spatialement divisés en différentes couches.

Les scientifiques ont montré que les excitons intercouches donnent un affichage de signal optique très spécifique lorsqu'ils sont superposés. Cela permet aux scientifiques d'étudier les phénomènes quantiques, le rendant idéal pour les expériences en voltronique, un domaine de l'électronique quantique qui cherche à contrôler les électrons dans les "vallées" des semi-conducteurs. À l'avenir, ces percées pourraient conduire au moyen le plus efficace de coder l'information.

"Grâce à l'utilisation de méthodes spectroscopiques et de calculs quantiques à partir des premiers principes, nous avons révélé un trou électronique partiellement chargé dans le MoS 2 /WSe 2 hétérostructures, ainsi que l'emplacement [du trou d'électrons]. Nous avons réussi à contrôler l'énergie de rayonnement de ce nouvel exciton en changeant l'orientation relative des couches, " a déclaré le professeur Gotthard Seifert.

Selon Seifert, ce résultat est une étape importante vers la compréhension et le contrôle des effets des excitons dans les hétérostructures de Van der Waals. L'équipe de recherche continue d'étudier l'effet des rotations de couches sur les propriétés électroniques du matériau. À l'avenir, cela permettra la création de nouveaux matériaux uniques pour les panneaux solaires ou l'électronique.