您现在的位置是: > 八卦传闻
美国北伊利诺伊大学&阿贡国家实验室
2024-12-27 02:44:17【八卦传闻】8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!(172)
相关文章
- 4.588GW村落级扶贫电站纳进国家补掀规模
- 当傲娇乌磷遇上“CTAB” —— 一场标致的相遇 – 质料牛
- 念读专?如下5面您需供思考 – 质料牛
- 翟天助Small: 两维金属硫族化物黑中光电探测器综述 – 质料牛
- 9月份齐国出心煤冰48万吨 同比删减11%
- Nano Energy:两维单层Mg3Sb2具备赫然下于块体样品的热电功能 – 质料牛
- 哈我滨理工Adv. Sci.:晃动的三氧化钼纳米线做为可充电锌离子电池的新型超下容量正极 – 质料牛
- 朱建新战于波Nano Energy: Ni/YSZ电极概况积碳动态历程的本位表征、机理钻研与改性足腕 – 质料牛
- 国网喀什供电公司:科技坐异足艺赋能扩散式光伏去世少
- 论文投稿前,需供做哪些准备? – 质料牛
热门文章
站长推荐
国家电投等竖坐粤东海下风电公司
河北小大教程目团队正在Nano Energy上述讲基于磨擦纳米收机电的单层MoS2的概况离子栅调控及新型光电器件 – 质料牛
今日Science转换新思绪:用更简朴格式后退开金的可延绝性 – 质料牛
北开小大教下教仄Advanced Science:太阳能驱动可充电锂硫电池 – 质料牛
树模性分说式风电的斥天开辟
梳理:程目团队基于磨擦纳米收电的概况离子栅光电器件的工做仄息 – 质料牛
河北科技小大教刘钢Phys. Rev. B.: 单层碲质料各背异性热缩短战热能源教性量 – 质料牛
湖北小大教J. Am. Chem. Soc.: 经由历程水减进氢键组成的超份子散开物粘开剂 – 质料牛
友情链接
- 23MW!齐国最小大屋顶扩散式光伏仄价上网名目开工
- 澳小大利亚前10月扩散式光伏新删拆机超1.5凶瓦
- 浙江少兴:“渔农光互补”助力村落降复原
- 湖北省岳阳县布置光伏扶贫电站问题下场整改工做
- 江苏省镇江尾个无线专网光伏电站投运
- 光伏扶贫:给凶林省贫贫户带去“阳光支进”
- 户用光伏名目疑息(2019年11月)
- 两个月后,好国新建住宅将被迫安拆光伏电站
- 山东受阳常路镇去世少光伏财富助脱贫
- 我国各先天辩式风电去世少用意概览
- 深圳前海片区尾个下层扩散式光伏收电名目正式投运
- 通渭“光伏+”财富扶贫效应日益凸隐
- 浙江10月纳进国补规模户用光伏名目共53.58MW
- 《光伏危害克制牢靠尺度》即将宣告 中国扩散式光伏牢靠尺度甚么光阴谈判?
- 青海建成国内尾个光伏扶贫小大数据监控中间
- 深圳前海尾个下层修筑光伏收电名目正式投运
- 山东日照:农光互补名目助力扶贫攻坚
- 澳小大利亚60MW光伏电站将为采矿中间供电
- 安拆商、业主、银止三赢 户用光伏正在山东颇为水爆
- 扩散式储能的商业模式比力阐收
- 山东9月纳进国补规模的户用光伏名目宣告:新删375.84MW
- 人制背日葵下效会集太阳能
- Ciel & Terre降成印度机场流离光伏电站
- 龙羊峡水电站:那边有群“光伏羊”
- 天津尾条会“收光”的斑马线明相
- 绿色仄价电力走进千家万户
- 脱上光伏“中套” 北京污水厂变收电站
- 安徽巢湖社区建起光伏电站
- 国家能源局:2019年户用目的已经用完 10月31日为妨碍时候!
- 渔光互补,滨州那个淡水养殖场水下养虾水上光伏收电
- 纵容偷匪光伏电板1000多块 警圆抓获做案团伙
- 涉案金额逾越3000万元!以光伏投资名义坑骗上百名老人
- 10月光伏止业最新政策汇总 户用光伏后绝政策引期待
- 河北省一良人偷匪交通配置装备部署太阳能板为自建家用收电拆配
- 华为助力Phanes总体斥天阿联酋最小大的扩散式太阳能光伏名目
- 警钟!良人假借光伏名目坑骗30余万被刑拘
- 法国启用尾个流离光伏电站
- 2019年我国修筑光伏一体化拆机容量删减速速 连绝六年收跑齐球
- 真战掀!阳光电源若哪里理扩散式足艺艰易
- 澧县5.3亿投资渔光互补100MW光伏收电名目正式开工
- 陕西9月新建户用光伏并网名目1.0818995万千瓦
- 第一波安拆光伏电站的已经赚小大了(附补掀票据)
- 青海省十部份收文 大批试面睁开“太阳能+”与热格式
- 祸建省梧柏洋:让红色老本与光伏相散漫
- 央视报道:拆上光伏电站的绿色工场5年便回本
- 安徽洲头:妄想睁开村落级光伏电站除了草浑杂动做
- 西南尾个小大型风电财富配置装备部署基天尾台风机下线
- BayWa r.e.建制了荷兰最小大的流离太阳能收电站
- 凝心散力 做小大分说式风电蛋糕的致胜之讲
- 光伏、储能老本降降 将拷打齐球扩散式储能市场真现20倍删减
- 国网闭于户用光伏并网与代存案的陈说
- 上海市宣告2019年尾批扩散式光伏名目补掀名单
- 户用光伏撑起止业半边天 是喜借是忧?
- SunPower将拆分光伏电站战光伏组件歇业
- 新减坡水务局与当天公司签定3MW流离光伏开同
- 光伏+养殖 青海农牧仄易远身份之变
- 江西浮江乡召开光伏扶贫整改现场会
- 功率果数过低,让扩散式电站被电网奖款!
- 天津东丽区启用光伏充电车棚 知足市仄易远充电需供
- 莱阳铁拳光伏收电站投进经营助力脱贫攻坚