Un nuevo camino para la óptica electrónica en sistemas de estado sólido

• Fecha : 14 de julio de 2020
• Fuente : ETH Departamento de Física de Zurich
• Resumen : En un trabajo teórico y experimental combinado, los físicos introducen y demuestran un mecanismo novedoso para la óptica electrónica en sistemas de estado sólido bidimensionales. El descubrimiento abre una ruta para la ingeniería de fenómenos ópticos cuánticos en una variedad de materiales y dispositivos.

Los electrones pueden interferir de la misma manera que el agua, las ondas acústicas o de luz. Cuando se explotan en materiales de estado sólido, tales efectos prometen una funcionalidad novedosa para dispositivos electrónicos, en los que elementos como interferómetros, lentes o colimadores podrían integrarse para controlarelectrones a escala de mirco y nanómetros. Sin embargo, hasta ahora tales efectos se han demostrado principalmente en dispositivos unidimensionales, por ejemplo en nanotubos, o bajo condiciones específicas en dispositivos bidimensionales de grafeno. Revisión física X , una colaboración que incluye los grupos del Departamento de Física de Klaus Ensslin, Thomas Ihn y Werner Wegscheider en el Laboratorio de Física de Estado Sólido y Oded Zilberberg en el Instituto de Física Teórica, ahora presenta un escenario general novedoso para realizar óptica electrónica en dos dimensiones.

El principio funcional principal de los interferómetros ópticos es la interferencia de ondas monocromáticas que se propagan en la misma dirección. En tales interferómetros, la interferencia se puede observar como una oscilación periódica de la intensidad transmitida al variar la longitud de onda de la luz. Sin embargo, elEl período del patrón de interferencia depende en gran medida del ángulo incidente de la luz y, como resultado, el patrón de interferencia se promedia si la luz se envía a través del interferómetro en todos los ángulos posibles de una vez. Los mismos argumentos se aplican a la interferencia deondas de materia como se describe por la mecánica cuántica, y en particular a los interferómetros en los que interfieren los electrones.

Como parte de sus proyectos de doctorado, el experimentalista Matija Karalic y el teórico Antonio Štrkalj han investigado el fenómeno de la interferencia electrónica en un sistema de estado sólido que consta de dos capas semiconductoras acopladas, InAs y GaSb. Descubrieron que la inversión de banda y la hibridación están presentes enEste sistema proporciona un mecanismo de transporte novedoso que garantiza una interferencia que no desaparece incluso cuando se producen todos los ángulos de incidencia. Mediante una combinación de mediciones de transporte y modelado teórico, descubrieron que sus dispositivos funcionan como un interferómetro Fabry-Pérot en el que los electrones y los agujeros forman híbridosestados e interfieren.

La importancia de estos resultados va más allá de la realización específica de InAs / GaSb explorada en este trabajo, ya que el mecanismo informado requiere únicamente los dos ingredientes de inversión de banda e hibridación. Por lo tanto, ahora se abren nuevos caminos para la ingeniería de fenómenos ópticos electrónicos en unamplia variedad de materiales

Fuente de la historia :

Materiales proporcionado por ETH Departamento de Física de Zurich . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.

Referencia del diario :

1. Matija Karalic, Antonio Štrkalj, Michele Masseroni, Wei Chen, Christopher Mittag, Thomas Tschirky, Werner Wegscheider, Thomas Ihn, Klaus Ensslin, Oded Zilberberg. Interferencia de agujero de electrones en una bicapa de semiconductores de banda invertida . Revisión física X , 2020; 10 3 DOI: 10.1103 / PhysRevX.10.031007