科学家们学会在纳米尺度上控制变形,以适应未来的光电子器件

产业资讯 QuantumWire 2026-05-29 16:11
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2026年5月27日 —— 斯科尔科沃科学技术学院(VEB.RF集团)参与的一个国际研究团队,开发出一种在由两种不同二维材料——二硒化钼和二硒化钨——构成的结构中创建一维量子线的方法。该技术基于对材料层的拉伸,这会改变层间原子的相对排列方式,从而改变其电子和光学特性。这种方法无需化学添加剂或复杂工艺,即可调控材料的行为,有望为柔性电子器件以及能对压力、弯折或拉伸做出响应的设备奠定基础。研究结果已发表在《物理评论快报》上。

这两种二维材料的厚度仅相当于三个原子。当两种材料以微小角度贴合时,接触点处的原子会形成规则图案:较为有利和较为不利的原子排列区域交替出现。如果随后沿某一方向拉伸该结构,图案就会改变。原本的三角形区域会变为长条形平行条纹,条纹之间被宽度为3至15纳米的狭窄间隙隔开。在这些间隙中会出现量子势阱,将电子-空穴对(即激子)限制在一条狭窄的线内。这样便形成了一条量子线。

为了观察变形前后的结构,科学家们采用了两种成像方法。首先,他们利用扭转原子力显微镜观察了图案。接着,他们将样品转移到带有平行凸起的基底上。这些凸起会产生约0.1%的局部拉伸,扫描电子显微镜证实,这种程度的拉伸足以使图案从二维重排为一维。结果,在一维通道中的激子开始发射沿通道方向取向的线偏振光,偏振度高达0.9。

领导该研究理论部分的斯科尔科特工程技术物理中心副教授、二维材料理论组负责人安瓦尔·巴穆拉托夫评论道:“我们已证实,拉伸可以使结构从二维构型转变为二维构型。这使我们能够通过选择层间的初始扭转角,以及调整基底轮廓以在纳米尺度控制变形,来调控发射光的能量、寿命和偏振。这种程度的控制对于创建具有定向和可调发射特性的量子器件至关重要。”

这项研究结果为创建具有定制特性的一维量子线开辟了可能性,这些量子线可应用于光电子学、量子传感器和量子信息处理元件领域。