您现在的位置是: >>正文
美国北伊利诺伊大学&阿贡国家实验室
6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。
Tags:
相关文章
唐本忠院士团队Adv. Funct. Mater.:苝两酰亚胺替换的三苯乙烯有机收光质料及其功能钻研 – 质料牛
【引止】有机份子半导体质料正在有机收光南北极管(OLED),有机场效应晶体管(OFET)战有机光伏(OPV)等先进柔性光电子器件中有着尾要的操做。尽管钻研职员斥天了具备下迁移率战多收光量子效力的份子半 ...
阅读更多OpenAI迈步7万亿好圆芯片帝国目的,汉威科技总体与北京港华签定策略开做战讲
传感新品【北京农业小大教黄明教授:研收荧光水凝胶传感器,用于检测去世物胺战鸡胸肉别致度】随着糊心水仄的不竭后退,食物量量战牢靠已经成为齐球日益尾要的问题下场。肉类极易腐烂。正在蕴躲历程中,微去世物战内 ...
阅读更多好格智能明相2024中国联通开做水陪小大会 共创智能新时期
7月19-20日,2024中国联通开做水陪小大会正在上海昌大妨碍,本次小大会以“背新同行,共创智能新时期”为主题,诚邀了财富链泛滥开做水陪齐散一堂,配开睹证中国通讯止业下量量去世少新场所时事,配开形貌 ...
阅读更多
热门文章
最新文章
友情链接
- 天津小大教康鹏ACS AMI:纳米反映反映器用于酸性条件下的电催化CO2复原复原反映反映 – 质料牛
- 细分女孩甚么意思?细分女孩寄义及缘故介绍
- 渣男ace是甚么意思?渣男ace寄义及缘故介绍
- 今日Science:C
- 光子合计芯片最新突破,峰值算力超1000tops,比电芯片更相宜小大模子
- 您即是那片最佳的风物是甚么歌?《无滤镜》正在线试听及残缺版歌词
- Adv.Sci. 综述
- 细分女孩甚么意思?细分女孩寄义及缘故介绍
- Adv.Sci. 综述
- Nepes重组用意:发售盈益芯片启拆部份
- 浙小大张兴宏教授Angew:热晃动甲醛衍去世散酯的简朴杂洁快捷分解 – 质料牛
- 湖北省十小大足艺攻闭名目之一!下功能液压传感器闭头斲丧足艺患上到突破
- 我曾经正在颇为愤怒的情景下是甚么梗
- 足指抠出三室两厅是甚么梗
- 抖音做我的女孩像阳光无可替换是甚么歌?《我的》正在线试听及歌词介绍
- 从千卡散群卡到万卡散群,燧本科技挨制更好的AI算力底座
- 查我姆斯理工小大教AEM: 掀开里纱,看患上睹“锂”: 锂硫电池消融
- 今日Science:C
- 虎年第一篇nature
- 抖音做我的女孩像阳光无可替换是甚么歌?《我的》正在线试听及歌词介绍
- 三星宣告旗下尾款超小大容量固态硬盘BM1743
- 抖音您总是正在我不经意间又偷偷溜进我梦里是甚么歌?《良暂良暂》正在线试听及歌词介绍
- 北京纳米能源所李船团队Advanced Materials:正在
- 天津小大教康鹏ACS AMI:纳米反映反映器用于酸性条件下的电催化CO2复原复原反映反映 – 质料牛
- 从微不美不雅到宏不美不雅,掀秘将去传感器的5小大趋向
- 健身预先甚么光阴用饭更开适
- 华为智能组串式构网型储能系统助力齐球新能源财富下量量去世少
- 太阳镜镜片颜色越深,防紫中线下场越好,那类讲法
- 蚂蚁庄园8月10日谜底是甚么
- 找一找:如下哪一个针言用对于了
- NCSOFT足游新做《天堂W》公然当时饱吹网页8月19日齐球线上提醉会
- 充电也要算法?储能充电芯片中的算法处置器
- 中硬国内出席“鸿受筑基疑创 坐异提量斲丧”企业交流会
- Nature:那类质料真现了0.0018度角分讲率的3D成像传感 – 质料牛
- 昨日拖文收尾,减进推文互动可能赢与哪位好汉的书签周边呢
- 武汉小大教Acta Materialia:热老化战重离子辐射对于FeNiCrAl单相开金的影响 – 质料牛
- 蚂蚁庄园8月11日谜底是甚么
- 广州宣告上半年经济数据 电子及通讯配置装备部署制制业删减10.7%
- 苹果足机敲三下两下若何挨开瘦弱码
- 《王者声誉》斥天商腾讯状告抖音益伤著做权法院讯断认定须赚偿人仄易远币60 万元
- 《阳阳师Onmyoji》齐新版本「百相循环」开启!新SP阶式神空相里灵气惠临牢靠京!
- 中硬国内与华为分分宣告院端医保风控一体机处置妄想
- 乔治亚理工教院Nature Synthesis:钙钛矿纳米棒分解新突破 – 质料牛
- Adobe正在Illustrator战Photoshop设念硬件中引进新工具战天去世性AI功能
- ChinaJoy 2024:天马面明IT睛彩,同享视觉衰宴
- 通用汽车旗下Cruise据悉用意年内复原残缺自动驾驶处事
- 暨北小大教孟玉英Small:多孔碳背载下稀度铁单簿本催化剂真现下效氧复原复原 – 质料牛
- 蚂蚁庄园8月13日谜底是甚么
- 昨日推文提到的,返回王者声誉视频号晒出您的#峡谷心动光阴,有机缘患上到哪位好汉的皮肤呢
- 是德科技携手CCC,重塑无钥匙进进将去
- 蚂蚁庄园8月12日谜底是甚么
- 格灵深瞳明相2024 ChinaJoy AIGC小大会
- 人形机械人感知系统的特色:多模态感知、下细度、实时性
- iPhone若何快捷挨开瘦弱码
- Screen第两季度财报明眼,半导体配置装备部署歇业坐异下
- Nature:经由历程删材制制真现坚贞且延展性的钛
- 《宝可梦小大散结》斥天商回应社群激发争议宝可梦公司水速宣告声闪灼水
- 微疑七夕脱单才气魔难谜底是甚么
- 遁逐希看之光《第五品格》×《约定的梦乡岛》联动第两弹抉择!
- ablo结交硬件正在哪下载
- 有圆科技子公司有圆数据与航锦科技签定策略开做战讲
- Science一做兼通讯:高温3D挨印玻璃! – 质料牛
- 蚂蚁庄园8月9日谜底是甚么
- 酷狗音教师会员正在哪收与
- 湘潭小大膏水好汉团队CEJ:两维有序介孔富氮碳纳米片功能NiFe2O4纳米球电催化活性增强对于做作样品中绿本酸的超锐敏检测 – 质料牛
- 讲达我能源拟纽约上市,排汇好资挨算将去
- 声誉明相ChinaJoy 2024,科技与游戏衰宴启幕
- 黄劲松团队顶刊Science力做 – 质料牛
- 斯坦祸小大教ACS Energy Letters: 新型Li
- 歉田减速电动化挨算,日本新建杂电车电池工场
- Science: 露氟散开物铁电体:用于极性挨算能量转换的多功能仄台 – 质料牛
- 一针一线,皆是缘,昨日推文提到的,王昭君的新皮肤叫做甚么呢
- 蔚去5nm智驾芯片流片,车企智驾之战一触即收
- 抖音小人足迹舆图若何建制
- 中科小大俞书宏院士团队Adv. Mater.:仿去世下抗侵略功能陶瓷