Фізики з Кіотського університету зареєстрували поява трионів в полупроводящая вуглецевих нанотрубках при кімнатній температурі.

При поглинанні фотонів напівпровідником електрони, як відомо, потрапляють з валентної зони в зону провідності, залишаючи після себе дірки – квазічастинки з позитивним зарядом. Фотозбудження пара частинок, яку пов'язують кулоновскими силами, може утворити нову нейтральну квазічастинку, звану екситонів; через деякий нетривалий час електрон і дірка рекомбінують (анігілюють) з випусканням фотона. Екситони в нанотрубках відрізняються високою енергією зв'язку, яка зазвичай становить кілька десятих часток Електронвольт.

Позитивно заряджений Тріон можна отримати з екситона, «прикріпивши» до нього дірку. Така квазічастинка нагадує ионизованного молекулу водню, але зв'язку в Тріон менш міцні: його відмінність від двох протонів і електрона в молекулі Н2 + полягає в тому, що ефективні маси електрона і дірки практично рівні.

Існування трехчастічних електрон-діркових комплексів у напівпровідниках було передбачено в 1958 році, а експериментальне підтвердження ця ідея одержала наприкінці ХХ століття. Проте в нанотрубках Тріон ще не спостерігалися.

Успіх проведеного досліду забезпечили акцепторні домішки. Отримані леговані нанотрубки досліджувалися спектроскопічними методами, і при аналізі знятих спектрів фотолюмінесценції та поглинання фізики виявили додатковий пік, який відходить від екситонного в область менших енергій. Відповідна новому піку енергія не змінювалась при використанні різних домішок і варіюванні їх концентрацій. Крім того, зі збільшенням концентрації Тріон пік ставав більш вираженим.

Цікаво, що згадані піки виявилися рознесені на дуже велике енергетичне «відстань» – (0,1-0,2) еВ. Вчені пов'язують це з квантовомеханічний ефектом обмінного взаємодії.

За матеріалами: КЛ

Tweet

РОЗРОБКА ВЕБ-САЙТІВ, ПРОСУВАННЯ В ІНТЕРНЕТІ