尖端增强光谱有助于制造变压器半导体颗粒

是否有可能制造像蜘蛛侠套装这样又薄又软，同时还具有电气和光学功能的可穿戴设备?答案在于生产远远超出现有材料性能的新型材料，并开发能够精确控制此类材料物理特性的技术。

像石墨烯一样将过渡金属硫族化物(TMD)分离成单层，使其转变为薄的二维(2D)薄膜材料，表现出高性能半导体的特性。通过堆叠两个不同的TMD层，TMD类型和堆叠方法的不同组合可以产生独特的属性。

因此，基于异质结构的2D半导体作为全球学术界和工业界电子行业的重要下一代材料备受关注。然而，由于难以精确控制其准粒子的物理性质，将它们商业化仍然相当具有挑战性。

POSTECH物理系的Kyoung-Duck Park教授，Yeonjeong Koo和Hyeongwoo Lee与由Vasily Kravtsov教授领导的俄罗斯ITMO大学团队进行了联合研究，开发了一种多功能尖端增强光谱，可在狭小空间内动态控制2D材料的准粒子。

该团队通过使用大约20纳米水平的光谱学，成功地控制了在TMD异双层上形成的半导体颗粒，例如层间激子和层间三聚子。这项研究最近发表在《光：科学与应用》上。

与激子一样，TMD异双层的层间激子表现出光致发光(PL)，这是半导体材料的特性之一。层间激子是电中性准粒子，可用于热量较少的下一代半导体器件，因为它们是部分轻和部分物质。它们也可以用作量子信息技术的光源，因为它们的相干时间比激子长。尽管如此，在它们的应用中仍有几个障碍需要克服。它们在室温下的发光效率非常低，并且很难调节它们的发光能量。

由Park教授领导的POSTECH团队在之前的研究中提出了纳米尺度空间中激子的控制技术，成功开发了可以通过千兆帕(GPa)尺度的压力和近场强度调节的多功能尖端增强光谱。

光谱可以将层间激子的发光效率提高约9，000倍，并动态调节其发光能量(光的颜色)。此外，基于尖端的热电子注入技术使团队实现了世界上第一个对层间激子和层间栗子之间准粒子转换的动态控制。

研究突破最显著的优势在于，有助于在室温和大气压条件下动态控制准粒子的物理性质，实时分析空间分辨率约为20nm的半导体粒子的光学特性，远短于光的波长。

该研究论文的两位共同第一作者之一Yeonjeong Koo解释说：“该团队开发的光谱可用于识别单个半导体颗粒的新物理性质，例如来自TMD异双层的层间激子。我非常期待下一次物理发现。

研究结果有望为基于异质结构的2D半导体的各种应用开辟可能性，这些异质结构正在作为下一代材料进行广泛研究。测量仪器开发的基础研究对这一结果做出了巨大贡献，这一事实在该领域引起了更多的关注。

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