必定赢-超快激光可将半导体上的电子和空穴凝结

本文摘要:美国天体物理领导研究实验室的物理学家与德国马尔堡大学的理论学家合作,利用超速激光,使半导体内部的多个电子和空洞以新的方式组合,凝固成液体类似的量子液滴。

美国天体物理领导研究实验室的物理学家与德国马尔堡大学的理论学家合作,利用超速激光,使半导体内部的多个电子和空洞以新的方式组合,凝固成液体类似的量子液滴。寿命只有一段时间的25皮秒(1皮秒=兆分之一秒),但量子液滴的稳定性不足以作为研究光和物质的特定形式发挥作用。电子流过半导体时,在原来的位置留下空洞。

电子可与空穴融合成对,称为激子,属于固定颗粒之一。新发现的定粒子是电子和空穴以非交替的方式排列的微型复合体。

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研究人员称之为量子液滴。因为具有量子特性,例如井然有序的能量水平,同时具有产生涟漪等液体特性。与我们熟悉的液体水不同,量子液滴的大小非常有限,达到这个限度后,电子和空洞之间的这种关联性就不会消失。

在这个实验中,研究小组每秒向砷化镓半导体发射约1亿脉冲的超快红色激光。激光脉冲首先产生的是激子,随着脉冲强度的减少,更好的电子空穴成立。但是,当激子的密度超过一定水平时,原本初始化的电子和空洞不会退出。电子接着绕过空洞构成环形波,就像液体中原子的顺序一样。

在周围等离子体的压力下,带负电的电子和带正电的空穴被切断成圆形中性的液滴。研究人员发现,4个电子和4个空洞不足以含有一滴液滴,最多液滴中的电子和空洞数量可以超过14个。研究人员称,他们获得的单个液滴能源水平的实验数据与理论计算一致。调整激光脉冲的量子特性,可以级与液滴内部颗粒的关联性。

液滴也许充分稳定,有助于未来系统研究光和物质状态的相互作用。此外,固定颗粒一般具有构成粒子所没有的独特性质,在控制小系统和设备方面发挥作用。美国天体物理领导研究实验室的物理学家史蒂芬·坎迪夫说:说到实际用途,没有人想开发量子液滴设备,但这显然间接加剧了我们对电子的不同,包括了光电子设备中如何相互作用的理解。小编近年来,随着实验技术的提高,科学家们普遍研究了极端条件下凝聚物质的各种性质,发现了很多新的物理现象,半导体中的电子空穴液滴是非常有魅力的新园区。

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这种量子液滴与普通水滴相比,堪称沧海一粟。现在很明显,这个小东西可能没什么实用的,但是开发量子液滴设备还有一定的距离。

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但是,不容忽视的是,随着我们对光电子设备的相互作用理解的不断加深,无论什么时候都没有根本的科研成果,给我们带来了很大的惊讶。


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