En physique, le motif moiré est un dessin géométrique spécifique dans lequel des ensembles de lignes droites ou courbes sont superposés les uns sur les autres. Des études récentes ont montré que les bicouches de matériaux de dichalcogénure de métal de transition disposés en motifs moirés pourraient être particulièrement prometteuses pour l'étude des phénomènes électroniques et des excitons (c'est-à-dire, concentrations d'énergie dans les cristaux formés par un électron excité et un trou associé).

Les bicouches moirées de dichalcogénure de métal de transition présentent des caractéristiques intéressantes pour l'étude des phénomènes physiques tant électroniques qu'excitoniques, y compris de fortes interactions coulombiennes. Des études de recherche antérieures ont utilisé avec succès ces systèmes pour faire plusieurs découvertes intéressantes, tels que les ordres de charge exotiques à la fois pour les remplissages entiers et fractionnaires.

Des chercheurs de l'Université de Washington et d'autres instituts dans le monde ont récemment mené une étude examinant spécifiquement un système moiré de dichalcogénure de métal de transition composé de diséléniure de molybdène (MoSe 2 )/diséléniure de tungstène (WSe 2 ) hétérobicouches, Leur papier, Publié dans Nature Nanotechnologie , rapporte l'observation de trions arrangés par moiré (c'est-à-dire, excitations localisées constituées de trois particules chargées) dans du MoSe empilé en H 2 /WSe 2 hétérobicouches.

« Le potentiel de moiré périodique se produit naturellement dans les super-réseaux de moiré de dichalcogénures de métaux de transition. Il y a plusieurs années, nous avons imaginé que le potentiel périodique peut fonctionner comme des tableaux de points quantiques, " Wang Yao, l'un des chercheurs qui a mené l'étude, a déclaré TechXplore. « Sur la base de cette idée, notre équipe a démontré des excitons moirés à charge neutre dans du MoSe torsadé 2 /WSe 2 hétérobicouches en 2019."

Le travail s'appuie sur les études antérieures du groupe portant sur les super-réseaux moirés de dichalcogénures de métaux transitionnels. Au cours de leurs recherches antérieures, l'équipe a pu observer des excitons moirés à charge neutre dans du MoSe torsadé 2 /WSe 2 hétérobicouches, dans leur nouvelle étude, ils ont essayé d'ajouter le contrôle électrostatique de la densité des porteurs au même système de moiré. Cela leur a finalement permis de réaliser des excitons moirés chargés, qui sont également connus sous le nom de trions moirés.

« Dans nos expériences, nous avons mesuré l'émission lumineuse des hétérocouches que nous avons examinées, " Expliqua Xu. " En se concentrant sur les propriétés d'émission (largeur de raie, polarisation, intensité, énergie, etc.) en fonction du dopage des porteurs, champ magnétique et température, nous avons pu identifier les trions moirés."

Les résultats pourraient avoir des implications importantes pour le développement futur de nouvelles nanotechnologies, ainsi que pour l'étude des phénomènes excitoniques. Dans leurs futurs travaux, l'équipe espère utiliser des systèmes de moiré pour étudier différents phénomènes physiques.

"Nous avons montré que le potentiel de moiré peut également piéger des excitons chargés, " dit Xu. " Combiné avec les charges neutres, l'hétérobicouche peut être utilisée comme plate-forme pour étudier les effets bosoniques et fermioniques à N corps basés sur les excitons moirés. Dans nos prochaines études, nous prévoyons d'étudier à la fois l'équilibre et le non-équilibre de nombreux effets corporels basés sur les systèmes de moiré."

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