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(noticias nanowerk) Los semiconductores bidimensionales, considerados la próxima generación de tecnología de semiconductores, se caracterizan por el espesor de una sola capa de átomos. Debido a su estructura ultrafina, los semiconductores bidimensionales exhiben propiedades ópticas notables y ofrecen flexibilidad y una excelente capacidad de integración con otros materiales para una amplia gama de aplicaciones.
Aprovechan estas propiedades y se utilizan en diversos campos, como dispositivos flexibles avanzados, dispositivos nanofotónicos y células solares. Un aspecto clave de las propiedades ópticas de los semiconductores bidimensionales es la presencia de excitones, que son pares electrón-hueco. La explotación de la generación y recombinación de estos excitones abre posibilidades para el desarrollo de dispositivos emisores de luz y diversas aplicaciones ópticas y electrónicas. Otro fenómeno óptico importante es el control preciso de los triones, que son excitones cargados. La manipulación de Trion ofrece numerosas funcionalidades para aplicaciones de dispositivos.
Investigación colaborativa con el profesor Kyoung-Duck Park y Mingu Kang, estudiante de doctorado, del Departamento de Física de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang (POSTECH), el profesor Yung Doug Suh del Departamento de Química del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan ( UNIST), que también es subdirector del Centro IBS de Materiales de Carbono Multidimensionales y el profesor Hyun Seok Lee del Departamento de Física de la Universidad Nacional de Chungbuk, han desarrollado un sistema de espectroscopía de cavidad mejorada con punta y una estructura de nanocables de oro.
Este sistema manipula dinámicamente la interconversión de excitones y triones, permitiendo el control a nanoescala y el estudio de sus propiedades de emisión. El enfoque permitió a los investigadores descubrir con éxito el mecanismo de creación de triones.
La investigación fue publicada en nano letras (“Manipulación a nanoescala de la transformación de excitón-trión en una monocapa de MoSe2 mediante espectroscopia de cavidad mejorada con punta”).
La integración de metales y semiconductores puede conducir al desarrollo de dispositivos optoelectrónicos multifuncionales con propiedades ópticas y eléctricas únicas. El equipo de investigación creó una estructura híbrida de nanocables de oro con una monocapa del semiconductor bidimensional diseleniuro de molibdeno (MoSe).2). También construyeron un sistema de espectroscopia de cavidad mejorada con punta combinando la estructura híbrida con nanoespectroscopia mejorada con punta.
La irradiación con láser de la bien diseñada estructura de nanocables de oro provoca la formación de ondas estacionarias de plasmones en la superficie. Originalmente, esto tenía como objetivo inducir la conversión de excitones en triones en el semiconductor bidimensional, pero resultó que el modo multipolar contribuye al proceso de conversión. El sistema de espectroscopia de cavidad mejorada con punta facilita el estudio de las propiedades ópticas a nanoescala de excitones y triones al lograr una resolución espacial de aproximadamente 10 nm, que excede los límites de difracción óptica. Este sistema puede revelar los principios subyacentes de la creación de triones y permitir la manipulación dinámica de la conversión de excitón-trión de manera reversible.
Además, la punta de oro controlada dinámicamente, que concentra la luz a escala nanométrica, produce electrones calientes de alta energía. Estos electrones pueden inyectarse en el semiconductor bidimensional y así influir en la generación de trión. Este enfoque no solo condujo al desarrollo de instrumentos de medición de alta precisión que permiten la manipulación de materiales con resolución ultraalta, sino que también llevó a los investigadores a proponer una plataforma novedosa para controlar excitones y triones en semiconductores a nanoescala.
Mingu Kang, autor principal del estudio, señaló: «Demostramos con éxito la manipulación a nanoescala de excitones y triones y revelamos los principios que gobiernan la interacción entre cuasipartículas excitónicas, plasmones y electrones calientes». Y añadió: «Este avance podría abrir nuevas puertas». vías para aplicaciones de dispositivos optoelectrónicos que utilizan excitones y triones, como células solares y circuitos integrados fotoeléctricos”.
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