En sus experimentos, los físicos de Oldenburg dirigieron la luz láser a muestras de semiconductores extremadamente delgadas con múltiples componentes ópticos. Crédito: Universidad de Oldenburg
Si un sólido puede emitir luz o no, por ejemplo, como un diodo emisor de luz (LED), depende de los niveles de energía de los electrones en su red cristalina. Un equipo internacional de investigadores dirigido por los físicos de la Universidad de Oldenburg Dr. Hangyong Shan y el Prof. Dr. Christian Schneider pudo manipular los niveles de energía en una muestra ultrafina de diseleniuro de tungsteno semiconductor de tal manera que este material, que normalmente tiene un bajo rendimiento de luminiscencia, comenzó a brillar. El equipo ya ha publicado un artículo sobre su investigación en la revista científica Comunicaciones de la naturaleza.
Según los investigadores, sus hallazgos constituyen un primer paso hacia el control de las propiedades de la materia a través de campos de luz. «La idea se ha discutido durante años, pero aún no se ha implementado de manera convincente», dijo Schneider. El efecto de luz se puede utilizar para optimizar las propiedades ópticas de los semiconductores y contribuir así al desarrollo de LED innovadores, células solares, componentes ópticos y otras aplicaciones. En particular, las propiedades ópticas de los semiconductores orgánicos (plásticos con propiedades semiconductoras que se utilizan en pantallas flexibles y células solares o como sensores en textiles) se pueden mejorar de esta manera.
El diseleniuro de tungsteno pertenece a una clase inusual de semiconductores que consisten en un metal de transición y uno de los tres elementos azufre, selenio o telurio. Para sus experimentos, los investigadores utilizaron una muestra que consistía en una sola capa cristalina de tungsteno y átomos de selenio con una estructura tipo sándwich. En física, estos materiales, que tienen solo unos pocos átomos de espesor, también se conocen como materiales bidimensionales (2D). A menudo tienen propiedades inusuales porque el porteadores se comportan de manera completamente diferente a los de los sólidos más gruesos y, a veces, se denominan «materiales cuánticos».
El equipo dirigido por Shan y Schneider puso la diseleniuro de tungsteno muestra entre dos espejos especialmente preparados y usó un láser para excitar el material. Con este método lograron crear un acoplamiento entre partículas ligeras (fotones) y electrones excitados. «En nuestro estudio, demostramos que a través de este acoplamiento, la estructura de las transiciones electrónicas se puede reorganizar para que un material oscuro se comporte efectivamente como uno brillante», explicó Schneider. «El efecto en nuestro experimento es tan fuerte que el estado inferior de diseleniuro de tungsteno se vuelve ópticamente activo». El equipo también pudo demostrar que los resultados experimentales coincidían en gran medida con las predicciones de un modelo teórico.
Hangyong Shan et al, Brillo de un semiconductor monocapa oscuro a través de un fuerte acoplamiento luz-materia en una cavidad, Comunicaciones de la naturaleza (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-30645-5
Proporcionado por la Universidad de Oldenburg
Cotizar: Making Dark Semiconductors Glow (27 de junio de 2022) recuperado el 27 de junio de 2022 de https://phys.org/news/2022-06-dark-semiconductors.html
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