您现在的位置是: > 被遗忘的事
美国北伊利诺伊大学&阿贡国家实验室
2024-12-26 14:02:21【被遗忘的事】5人已围观
简介一、 【导读】 实现对光生激子中具有量子纠缠属性的电子-空穴操控是量子科学中的一项关键基础科学问题。在物理学中,近藤效应产生于磁性杂质元素中局域自旋电子和金属材料中巡游电子之间的反铁磁交换作用。在大
一、美国 【导读】
实现对光生激子中具有量子纠缠属性的北伊电子-空穴操控是量子科学中的一项关键基础科学问题。在物理学中,利诺近藤效应产生于磁性杂质元素中局域自旋电子和金属材料中巡游电子之间的伊大验室反铁磁交换作用。在大部分情况下,贡国近藤效应作为一项电学的家实输运特性,只存在于金属或金属合金中,美国也偶尔存在于量子点材料中。北伊将近藤效应集成进具有光激发响应的利诺半导体材料并实现光学调控的案例却鲜有报道。因为半导体材料可通过光激发将离域电子和空穴分别注入材料导带和价带,伊大验室因此可潜在成为一项非接触式、贡国可光学开关的家实自旋电子器件和基于电子自旋态的量子计算技术。
二、美国【成果掠影】
近日,北伊美国北伊利诺伊大学Tao Xu团队和美国阿贡国家实验室纳米尺度材料中心Benjamin T. Diroll,利诺 Saw Wai Hla等人在Nature Communications(《自然·通讯》)上发表研究论文。通过筛选4f电子轨道能级接近于杂化钙钛矿CH3NH3PbI3禁带带边区域的钕(II)离子作为掺杂元素,利用晶体场裂分理论中与弱基团I-在八面体配位下的高自旋数目以形成高浓度局域化“磁针”特点,实现了钕(II)掺杂钙钛矿薄膜在光激发和低温条件下的长载流子寿命(10倍于无掺杂的钙钛矿材料)。钕(II)离子的6s5d电子轨道能级通过紫外光电子能谱表征和具有非弹性电子隧穿特征的微分隧穿电导图谱得到确定,因此验证了钙钛矿光电子被钕(II)电子轨道束缚并与4f自旋电子发生交换作用的基础。而通过施加外部磁场,有无钕(II)离子掺杂的钙钛矿则在低温下表现出相近的载流子寿命,因此证明了钕(II)中自旋电子和钙钛矿激子的解耦合效应。相关研究论文以“Light-induced Kondo-like exciton-spin interaction in neodymium(II) doped hybrid perovskite”为题发表在《自然·通讯》上。
三、【核心创新点】
极大延长的电荷分离态为通过光诱导的钙钛矿激子和钕(II)局域4f 自旋电子之间的交换作用而实现。重要的是,该类近藤式的激子-自旋相互作用可以通过增加Nd2+掺杂浓度或磁场的开关来进行调控。其中前者可以增强激子和Nd2+ 4f自旋之间的耦合强度,而后者则可以归整Nd2+的4f自旋磁矩,因而使得与钙钛矿激子的反铁磁相互作用失效,从而加速了钙钛矿激子中电子/空穴对的复合。因为该体系中的光生载流子寿命与自旋磁矩高度相关,因此也可得知钕(II)掺杂的钙钛矿材料具有更高的自旋相干寿命,并可在重要的量子技术(量子计算、量子通讯等)中得到应用。
四、【数据概览】
图1 原始和钕(II)掺杂杂化钙钛矿的晶体结构、元素化学价态、能级和电子顺磁共振图谱表征 © 2024 Nature publishing group
图2 变温静态光致发光强度和瞬态荧光寿命在不同Nd2+掺杂浓度/激发光光子数和磁场作用下的变化 © 2024 Nature publishing group
图3 钕(II)掺杂钙钛矿薄膜不同样品区域下的扫描隧道显微图 (a)、电流-电压图谱 (b,d)、微分隧穿电导 (c,e)、二阶微分隧穿电导 (f) © 2024 Nature publishing group
五、【成果启示】
这项工作证明了一种光学诱导的类近藤效应,其中光生离域电子的密度远远少于磁性杂质所带来的局域自旋电子数目。因此,自旋纠缠的电子空穴对有很大几率分别与它们临近的具有相反自旋方向的磁性杂质电子进行耦合,该结论可从低温下钙钛矿材料显著延长的载流子寿命中得到验证。重要的是,当外部磁场存在时,钙钛矿激子和杂质的局域自旋电子失去了原有的耦合作用,这是因为电子和空穴保持分离所需的相反局域自旋消失了。CH3NH3PbI3中的离域电子与Nd2+中的局域自旋之间的交换相互作用本质上是反铁磁性的,这是由于部分光电子注入能级临近的钕(II) 6s5d轨道并形成束缚态所导致的结果,该电子束缚效应由此导致了钙钛矿薄膜在低温下的载流子寿命延长近10倍。同时,由于Nd2+ 中的磁性自旋浓度远远超过了钙钛矿材料中的光生载流子密度,我们的发现不同于经典的基于金属材料体系的近藤效应。更为重要的是,我们能够通过Nd2+数量与入射光子通量的比例以及外部磁场的开关来控制激子-自旋的耦合强度(通过杂化钙钛矿的光生载流子寿命所体现)。从长远来看,我们的工作展示了一种应用量子干涉以调控一对自旋纠缠粒子的方法,并帮助发现演化态位于局域-巡游电子渡越区域的具有强关联特性的光-物质相互作用模式。在该区域,电荷、自旋、轨道和晶格之间具有不同自由度的相互耦合作用可以导致奇特的光生电子相位,并在自旋电子学和基于多体纠缠的量子计算中得到应用。
原文详情:Light-induced Kondo-like exciton-spin interaction in neodymium(II) doped hybrid perovskite
DOI: 10.1038/s41467-024-50196-1
本文由材老牛供稿。
很赞哦!(48)
上一篇: 伦佐皮亚诺太阳能桥正在意小大利投进操做
下一篇: 【江湖数据】9月份我国煤冰进心去历扩散
热门文章
站长推荐
友情链接
- Nat. Co妹妹un.:准固态钠电池中钠离子传导通讲的仿去世设念 – 质料牛
- 迪龙车载充机电助力效力更下工做更晃动
- 智驾科技MAXIEYE宣告掀晓竖坐商用车智驾子品牌「阡途」
- 德启新款松散节能型工控机,演绎IIoT的闭头足色
- 《好汉同盟足游》国服2021公测上线情景介绍
- Scientific Reports:制礼功能梯度铬镍铁开金 825–SS316L新格式 – 质料牛
- 润战硬件携手业界水陪正在openEuler社区竖坐IDE
- 新减坡国坐小大教 Nat.co妹妹un: 石朱烯超级莫我,古后变患上可控 – 质料牛
- 经暂吃素也会患上脂肪肝吗
- 另辟新径!上海交小大《Sci. Adv.》:下温低干量子交流膜使燃料电池具备劣秀功能 – 质料牛
- 前日鸡仔培劣班中第一个测试的第两题是雪地舆图的哪一个地域呢
- 支出宝兑换若何定制项链
- 我国今世也有环卫部份,宋晨环卫部份的称吸叫
- 硬通能源枯获2023年中国IT处事市场第一位
- 《模子奼女AWAKE》X「Kizuna AI」联动确定真拟好奼女
- 昨日推文提到的,S25新赛季的名字叫做甚么呢
- 《六开劫》尽品英灵黎幽、曹沁退场凋谢旧域重现等限时行动
- 蚂蚁庄园9月2日谜底是甚么
- 正在昨日推文中,减进微疑游戏礼物站行动有机缘抽与程咬金的哪款皮肤
- 千圆科技“背阳区CBD交通综开规画”枯获齐国市政止业最下奖
- VOC赋能机械人止业的三小大维度
- Materials Today最新综述:微流控光固化制备微型粒子钻研远况及操做仄息 – 质料牛
- 昨日推文中,介绍了刘备战哪位好汉专细拆的妄想提炼汇总呢
- 润战硬件连绝四年连任数字歇业类处置妄想市场第一位
- 《战单帕弥什》×「秋一枝」开做行动开跑悲庆上线一周年
- 《剑灵2》重课系统激发玩家不谦,NCsoft 股价受影响小大幅上涨
- CEJ:祸建农林小大教袁占辉教授团队正在两维层状膜光催化析氢战光热水蒸收圆里患上到尾要仄息 – 质料牛
- 有些超市购物小票上的字迹暂了会消逝踪,主假如由于
- 存储厂商上半年纪迹飘黑,最后回热与新品坐异效应迭减
- 出海2.0时期 “先进”传音足机的乐成秘诀
- Chem Catal: 构建氧散漫蹊径增长酸性电解水催化剂晃动性 – 质料牛
- 射频识别新时期:RFID让中药煎制自动化、疑息化
- 昨日提到的宿舍楼具备挨算重大、楼层多战甚么特色
- 足机等人制光源收回的蓝光,也可能会伤害皮肤,那类讲法
- 北京小大教余林蔚Nat. Co妹妹un.:纳米线塑形微纳机械足仿去世设念及操控最新钻研功能 – 质料牛
- DEKRA德凯与印度僧西亚国家电力公司签定MoU开做备记实
- NVIDIA宣告通用途景形貌(OpenUSD)的宽峻大功能
- 家电止业衰宴启幕 开肥睹证“芯”事业
- 电转达感器止业市场远况阐收及投资机缘钻研述讲
- 今众人的鞋皆分中间足,那祖先脱的鞋呢
- 孩子多汗补面钙便失事了吗
- 祸建的特色传统小吃“士笋冻”,建制本料真践上是
- 汽车雷达背超级传感器演化,挨开无穷设念力
- Nature:露胆固醇层的熵倾轧对于消去世物粘附 – 质料牛
- 讯维AI教学阐收系统的操做提降总体教学量量
- 多少回的坠进您那一看降花无意偶尔玉成我柔肠百转流水有情是甚么歌
- 最先的冰制热饮前导收端于
- 讯维AI教学阐收硬件系统的中间下风
- 天天喝一杯柠檬水,便可能实用好黑吗
- 富捷电子枯获智能工场殊枯,车规级电阻足艺跃降国内新下度
- 港乡小大Adv Opt Mater综述:微型隐现器(Microdisplay) – 质料牛
- 戴我科技助力黑豆总体数字化转型
- 有人出好不雅遨游时会认床睡不着,那是由于
- Materials Research Letters: 不开铝露量钛开金的激光删材制制与塑性提降新策略 – 质料牛
- 抖音若何启闭本性化推选?抖音本性化推选正在哪配置?
- 昨日推文中提到的,苏烈的赛季新皮肤叫做甚么
- 润战硬件斩获“2024数智化坐异引收奖”战“2024数智化先锋产物奖”
- 普渡机械人最新产物葫芦Pro进围2024 Fast Company 坐异设念奖
- 重磅!晶体挨算若何展看?今日诰日那篇Nature简朴3张图给出谜底! – 质料牛
- 羊毫中的珍品紫毫笔,笔头的建制本料出自哪一种植物