Ka lilemo tse ngata, bo-rasaense ba tsoang lefats'eng lohle ba 'nile ba etsa lintho tse peli - ho qapa le ho ntlafatsa. 'Me ka linako tse ling ha ho hlake hore na ho thata hakae. Ka mohlala, nka li-LED tse tloaelehileng, tse bonahalang li le bonolo ebile li tloaelehile ho rona hoo re sa li hlokomeleng. Empa haeba u eketsa li-exciton tse seng kae, pinch ea polaritons le tungsten disulfide ho latsoa, li-LED ha li sa tla hlola li e-ba joalo. Mantsoe ana kaofela a sa utloahaleng ke mabitso a likarolo tse sa tloaelehang haholo, tseo ho kopanngoa ha tsona ho ileng ha lumella bo-rasaense ba tsoang Kolecheng ea Motse ea New York ho theha tsamaiso e ncha e khonang ho fetisa boitsebiso ka potlako haholo ka ho sebelisa leseli. Ntlafatso ena e tla thusa ho ntlafatsa theknoloji ea Li-Fi. Ke lisebelisoa life tse nepahetseng tsa thekenoloji e ncha e sebelisitsoeng, ke recipe efe ea "sejana" see 'me ke katleho efe ea ts'ebetso ea LED e ncha ea exciton-polariton? Tlaleho ea bo-rasaense e tla re bolella ka sena. Eya.
Motheo oa lipatlisiso
Haeba re nolofatsa ntho e 'ngoe le e' ngoe ho fihlela lentsoeng le le leng, joale theknoloji ena e bobebe le ntho e 'ngoe le e' ngoe e amanang le eona. Taba ea pele, li-polaritons, tse hlahang ha li-photon li kopana le ho hlasimoloha ha seaplane (phonon, excitons, plasmons, magnons, joalo-joalo). Taba ea bobeli, li-excitons ke litlatsetso tsa elektroniki ho dielectric, semiconductor kapa tšepe tse falla ho pholletsa le kristale mme ha li amane le phetisetso ea tefiso ea motlakase le boima.
Ke habohlokoa ho hlokomela hore li-quasiparticles tsena li rata serame haholo, i.e. Mosebetsi oa bona o ka bonoa feela mochesong o tlase haholo, e leng se fokotsang tšebeliso ea bona e sebetsang. Empa hoo e ne e le pele. Mosebetsing ona, bo-rasaense ba ile ba khona ho hlōla moeli oa mocheso le ho o sebelisa ka mocheso oa kamore.
Tšobotsi e ka sehloohong ea li-polaritons ke bokhoni ba ho tlama lifoto le tse ling. Lifoto tse thulanang le liathomo tsa rubidium li fumana boima. Nakong ea ho thulana ka makhetlo-khetlo, li-photon li qhoqhana, empa maemong a sa tloaelehang li etsa lipara le li-triplets, ha li ntse li lahleheloa ke karolo ea athomo e emetsoeng ke athomo ea rubidium.
Empa ho etsa ho hong ka leseli, o hloka ho e tšoara. Bakeng sa sena, ho hlokahala resonator ea optical, e leng sehlopha sa likarolo tse bonahatsang tse etsang leqhubu la leseli le emeng.
Phuputsong ena, karolo ea bohlokoa ka ho fetisisa e bapaloa ke li-quasiparticles tse sa tloaelehang le ho feta - exciton-polaritons, e thehiloeng ka lebaka la ho kopanya ho matla ha li-exciton le li-photon tse koaletsoeng ka har'a optical cavity.
Leha ho le joalo, sena ha sea lekana, hobane motheo oa lintho tse bonahalang oa hlokahala, ka puo ea tšoantšetso. Hona ke mang ea molemo ho feta transition metal dichalcogenide (TMD) ea tla bapala karolo ee? Hantle-ntle, WS2 (tungsten disulfide) monolayer e ile ea sebelisoa e le thepa e ntšang, e nang le matla a tsotehang a tlamang a exciton, e ileng ea fetoha e 'ngoe ea mekhoa ea mantlha ea ho khetha motheo oa thepa.
Ho kopanngoa ha lintho tsohle tse hlalositsoeng ka holimo ho entse hore ho khonehe ho theha polarton LED e laoloang ke motlakase e sebetsang mocheso oa kamore.
Ho hlokomela sesebelisoa sena, monolayer ea WS2 e kentsoe lipakeng tsa litšitiso tse tšesaane tsa hexagonal boron nitride (hBN) tse nang le likarolo tsa graphene tse sebetsang joalo ka li-electrode.
Liphetho tsa lipatlisiso
WS2, e leng dichalcogenide ea tšepe ea phetoho, hape ke thepa e tšesaane ea athomo ea van der Waals (vdW). Sena se bua ka thepa ea eona e ikhethang ea motlakase, ea optical, ea mechine le ea mocheso.
Hammoho le lisebelisoa tse ling tsa vdW, tse kang graphene (e le conductor) le hexagonal boron nitride (hBN, e le insulator), lisebelisoa tse ngata tsa semiconductor tse laoloang ka motlakase, tse kenyeletsang li-LED, li ka phethahala. Motsoako o ts'oanang oa lisebelisoa tsa van der Waals le li-polaritons li se li lemohuoe pele, joalo ka ha bafuputsi ba bolela pepenene. Leha ho le joalo, mesebetsing e fetileng, litsamaiso tse hlahisoang li ne li rarahane ebile li sa phethahala, 'me ha lia ka tsa senola bokhoni bo feletseng ba karolo ka' ngoe.
E 'ngoe ea mehopolo e ileng ea bululeloa ke ba pele e ne e le tšebeliso ea sethala sa lintho tse peli. Tabeng ena, hoa khoneha ho hlokomela lisebelisoa tse nang le likarolo tse tšesaane tsa atomo tse emissive, tse ka kopanngoang le lisebelisoa tse ling tsa vdW tse sebetsang e le li-contacts (graphene) le litšitiso tsa kotopo (hBN). Ho phaella moo, li-dimensionality tse joalo tse peli li etsa hore ho khonehe ho kopanya li-LED tsa polariton le lisebelisoa tsa vdW tse nang le lisebelisoa tse sa tloaelehang tsa makenete, li-superconductivity tse matla le / kapa li-trans-standard topological transfers. Ka lebaka la motsoako o joalo, ho ka fumanoa mofuta o mocha oa sesebelisoa, oo thepa ea oona e ka bang e sa tloaelehang haholo. Empa, joalo ka ha bo-ramahlale ba bolela, ena ke sehlooho sa thuto e 'ngoe.
Setšoantšo #1
Setšoantšong 1 e bontsha sebopeho sa mahlakore a mararo sa sesebedisoa se tshoanang le kuku ya lera. Seipone se ka holimo sa resonator ea optical ke lera la silevera, 'me seipone se ka tlaase ke lera la 12 le arolelitsoeng. Bragg reflector*. Sebaka se sebetsang se na le sebaka sa kotopo.
Sehlaseli sa Bragg se ajoang* - sebopeho sa likarolo tse 'maloa tseo ho tsona index ea refractive ea thepa e fetohang nako le nako ho ea ho lihlopha.
Sebaka sa kotopo se na le vdW heterostructure e nang le WS2 monolayer (light emitter), likarolo tse tšesaane tsa hBN mahlakoreng ka bobeli a monolayer (tunnel mokoallo) le graphene (li-electrode tse pepenene bakeng sa ho hlahisa li-electrone le masoba).
Likarolo tse ling tse peli tsa WS2 li ile tsa eketsoa ho eketsa matla a kakaretso a oscillator mme ka hona ho hlahisa karohano e hlakileng ea Rabi ea linaha tsa polariton.
Mokhoa oa ho sebetsa oa resonator o lokisoa ka ho fetola botenya ba lera la PMMA (polymethyl methacrylate, ke hore plexiglass).
Image Image 1b Sena ke sets'oants'o sa sebopeho sa vdW se holim'a sefahleho sa Bragg reflector. Ka lebaka la ponahalo e phahameng ea sebonela-hōle sa Bragg, e leng karolo e ka tlase, sebaka sa kotopo setšoantšong se na le phapang e tlase haholo, e etsang hore ho hlokomeloe lera le tenya la hBN feela.
Grafu 1s e emela setšoantšo sa vdW sa libaka tsa heterostructure ka har'a kotopo ea geometry tlas'a phalliso. Electroluminescence (EL) e bonoa ka holim'a motlakase oa monyako ha boemo ba Fermi ba holimo (botlase) graphene bo suthisoa ka holimo (ka tlase) sehlopha sa conduction (valence) sa WS2, se lumellang elektrone (lesoba) hore e kene ka har'a conduction (valence) sehlopha sa WS2. Sena se theha maemo a matle bakeng sa ho theoa ha li-excitons ho lera la WS2 le recombination e latelang ea mahlaseli (radiative) electron-hole.
Ho fapana le li-emitters tse khanyang tsa pn junction, tse hlokang hore doping e sebetse, EL ho tloha lisebelisoa tsa tunnel e itšetlehile feela ka kotopo ea hona joale, ho qoba tahlehelo ea optical le liphetoho leha e le life tsa resistivity tse bakoang ke liphetoho tsa mocheso. Ka nako e ts'oanang, meaho ea kotopo e lumella sebaka se seholo haholo sa mosi ha se bapisoa le lisebelisoa tsa dichalcogenide tse thehiloeng ho li-pn junctions.
Image Image 1d e bonts'a litšoaneleho tsa motlakase tsa sekhahla sa hona joale sa tunneling (J) joalo ka ts'ebetso ea matla a leeme (V) pakeng tsa li-electrode tsa graphene. Keketseho e matla ea hona joale bakeng sa li-voltage tse ntle le tse mpe e bonts'a ketsahalo ea hona joale ea tunneling ka sebopeho. Ka botenya bo nepahetseng ba hBN layers (~ 2 nm), hona joale ho na le matla a maholo le keketseho ea bophelo ba lijari tse kenyellelitsoeng bakeng sa ho kopanya mahlaseli hape.
Pele o etsa liteko tsa electroluminescence, sesebelisoa se ne se khetholloa ka ho bonahatsa mabone a masoeu a nang le mahlakore a mabeli ho tiisa boteng ba ho kopana ho matla ha excitonic.
Setšoantšo #2
Setšoantšong 2 Angle-resolved reflectance spectra ho tloha sebakeng se sebetsang sa sesebelisoa se bontšoa, se bontšang boitšoaro bo khahlanong le ho tšela. Photoluminescence (PL) e ile ea boela ea bonoa tlas'a excitation e sa resonant (460 nm), e bonts'a ho tsoa ho matla ho tloha lekaleng la polariton e ka tlaase le ho fokola ho tsoang lekaleng le ka holimo la polariton.2b).
mabapi le 2s e bontša ho hasana ha polariton electroluminescence ka tekanyo ea ente ea 0.1 μA/μm2. Ho petsoha ha Rabi le ho phunya cavity ho fumanoeng ka ho kenya mekhoa ea oscillator (mohala o tiileng le o mosoeu) tekong ea EL ke ～33 meV le ～-13 meV, ka ho latellana. The cavity detuning e hlalosoa e le δ = Ec − Ex, moo Ex e leng exciton energy 'me Ec e bolela ka sefofaneng zero-momentum cavity photon energy. Kemiso 2d Ena ke sehiloeng ka li-angles tse fapaneng ho tloha ho phallo ea electroluminescent. Mona, ho hasana ha mekhoa ea polariton e holimo le e tlase e nang le anticrossing e etsahalang sebakeng sa exciton resonance e bonahala ka ho hlaka.
Setšoantšo #3
Ha motlakase oa tunnel o ntse o eketseha, matla a EL ka kakaretso a eketseha. EL e fokolang e tsoang ho polaritons e bonoa haufi le phetoho ea monyako (3), ha o le sebakeng se seholo se lekaneng ka holim'a monyako, tlhahiso ea polariton e ba e ikhethang (3b).
Setšoantšong 3s e bonts'a polar plot ea EL intensity e le ts'ebetso ea angle, e bonts'ang khoune e moqotetsane ea ± 15 °. Mokhoa oa mahlaseli o lula o sa fetohe bakeng sa bonyane (mokokotlo o motala) le boholo (mokokotlo oa lamunu) o hlasimollang hona joale. E butsoe 3d e bonts'a matla a kopantsoeng bakeng sa maqhubu a fapaneng a tsamaeang a kotopo, ao, joalo ka ha a bonoa kerafong, a nang le mela e mengata. Ka hona, ho eketsa boleng ba hona joale ho ea ho boleng bo phahameng ho ka lebisa ho phatlalatseng ka katleho ea li-polaritons haufi le lekala le ka tlase mme ho theha mokhoa o moqotetsane haholo oa tlhahiso ka lebaka la moloko oa polariton. Leha ho le joalo, tekong ena ho ne ho sa khonehe ho finyella sena ka lebaka la moeli o amanang le ho senyeha ha dielectric ea mokoallo oa kotopo oa hBN.
Matheba a mafubelu a bulehile 3d bonts'a litekanyo tsa sesupo se seng - kantle quantum performance*.
Katleho ea quantum* - karo-karolelano ea palo ea li-photon, ho kenngoa ha eona ho entseng hore ho thehoe li-quasiparticles, ho ea ho palo eohle ea li-photon tse nkiloeng.
Ts'ebetso ea quantum e hlokometsoeng e bapisoa le ea li-LED tse ling tsa polariton (tse ipapisitseng le lisebelisoa tsa tlhaho, li-tubes tsa carbon, joalo-joalo). Ke habohlokoa ho hlokomela hore sesebelisoa se ithutoang, botenya ba lesela le ntšang leseli ke 0.7 nm feela, ha lisebelisoa tse ling boleng bona bo phahame haholo. Bo-rasaense ha ba pate taba ea hore katleho ea quantum ea sesebelisoa sa bona ha se eona e phahameng ka ho fetisisa, empa e ka eketsoa ka ho beha palo e kholoanyane ea li-monolayers ka har'a sebaka sa kotopo, e arohaneng le likarolo tse tšesaane tsa hBN.
Bafuputsi ba ile ba boela ba leka phello ea resonator detuning ho polariton EL ka ho etsa sesebelisoa se seng, empa ka ho fokotsa matla (-43 meV).
Setšoantšo #4
Setšoantšong 4 EL spectra e nang le qeto ea angular ea sesebelisoa se joalo e bonts'oa ka sekhahla sa hona joale sa 0.2 μA/μm2. Ka lebaka la detuning e matla, sesebelisoa se bonts'a phello e boletsoeng ea botlolo ho EL ka boholo ba tlhahiso e hlahang ka lehlakoreng le leholo. Sena se tiisoa ka ho eketsehileng setšoantšong 4b, moo li-graph tsa polar tsa sesebelisoa sena li bapisoang le tsa pele (2s).
Bakeng sa ho tseba haholoanyane ka li-nuances tsa thuto, ke khothaletsa ho sheba .
Epilogue
Ka hona, litlhaloso tsohle le litekanyo tse hlalositsoeng ka holimo li tiisa ho ba teng ha polariton electroluminescence ka vdW heterostructure e hahiloeng ka har'a microcavity ea optical. Mehaho ea kotopo ea sesebelisoa se ntseng se ithutoa e netefatsa ho kenyelletsoa ha li-electrone / masoba le ho kopanngoa hape ho WS2 monolayer, e sebetsang e le emitter e khanyang. Ke habohlokoa hore mochine oa kotopo oa sesebelisoa ha o hloke motsoako oa likarolo, o fokotsang tahlehelo le liphetoho tse sa tšoaneng tse amanang le mocheso.
Ho ile ha fumanoa hore EL e na le tataiso e phahameng ka lebaka la ho hasana ha resonator. Ka hona, ho ntlafatsa boleng ba boleng ba cavity le phallo e phahameng ea hona joale ho tla ntlafatsa katleho ea li-LED tsa microcavity, hammoho le li-polartons tse laoloang ke motlakase le li-photonic lasers.
Mosebetsi ona o boetse o netefalitse hore transition metal dichalcogenides e na le thepa e ikhethang e le kannete le mefuta e mengata haholo ea lits'ebetso.
Lipatlisiso tse joalo le liqapi tse ncha li ka susumetsa haholo nts'etsopele le ho phatlalatsoa ha mahlale a phetiso ea data a sebelisa li-LED le khanya ka boeona. Mahlale a joalo a bokamoso a kenyelletsa Li-Fi, e ka fanang ka lebelo le holimo haholo ho feta Wi-Fi e fumanehang hajoale.
Ke leboha tlhokomelo ea hau, lula u labalabela ho tseba 'me u be le beke e monate bohle! 🙂
Kea leboha ka ho lula le rona. Na u rata lingoliloeng tsa rona? U batla ho bona litaba tse ling tse khahlisang? Re tšehetse ka ho etsa odara kapa ho khothaletsa metsoalle, Theolelo ea 30% bakeng sa basebelisi ba Habr ho analog e ikhethang ea li-server tsa boemo ba ho kena, e iqapetsoeng ke rona bakeng sa hau: (e fumaneha ka RAID1 le RAID10, ho fihla ho li-cores tse 24 le ho fihla ho 40GB DDR4).
Dell R730xd makhetlo a 2 ka theko e tlase? Ke mona feela naheng ea Netherlands! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - ho tloha $99! Bala ka
Source: www.habr.com