Ученым удалось создать новую схему для наблюдения квазичастицы

Сотрудникам Лаборатории естественных наук удалось разработать схему для наблюдения новой квазичастицы, название которой – фонитонон. Но эта схема пока что носит экспериментальный характер.

Авторы определили фонитонон как суперпозицию долгоживущего локализованного фонона и возбуждения среды. Аналогом такой частицы можно считать другую составную квазичастицу – экситонный поляритон. Эта частица образовывается в условиях взаимодействия фотона с экситоном, который являет собой связанное состояние электрона и дырки. Последний, в полупроводниках, создается за счет поглощения единицы света, после чего аннигилирует, излучая фотон. Если аналогичные явления будут происходить в резонаторами, имеющими отражающие поверхности, то в таких условиях можно получить искомый экситонный поляритон.

Визуализация фонитона. Белыми стрелками показаны смещения атомов кремния, представляющие фонон, а цветом обозначена вероятность нахождения электрона, отданного атомом фосфора, в какой-либо точке. (Иллюстрация C. Tahan / Laboratory for Physical Sciences.)

Фонитон также должен присутствовать в полупроводнике, но он имеет другой состав, поскольку в данном случае место фотона в нем, будет занимать фонон. Конечно же, такое изменение получило отражение и на экспериментальной методике.

Для того чтобы получить фонитононы, американские ученые предлагают использовать кремниевые образцы, в состав которых были введены атомы донорной примеси, например, фосфора. Роль примеси заключается в том, что она должна отдавать кристаллу электрон, который локализируется на маленьком участке кристаллической решетки, размером не более чем несколько нанометров. Если образец поддать определенной степени деформации, то решетки легированного кремния, в условиях возбуждения состояния будут разнесены на несколько миллиэлектронвольт. Фонон получивший такой заряд энергии достаточно легко переведет электрон в возбужденное состояние. Обратный процесс, будет осуществляться с образованием аналогичного фонона.

С целью продлевания процесса взаимодействия фонона с электроном, в планы исследователей входит создание оригинального резонатора. Этот резонатор должен являть собой полупроводниковую структуру, в центре которой будет находиться слой легированного кремния толщиной, не превышающей значение в 10 нм. Кроме того, для достижения успешного результата, над и под активной областью должны лежать кремний-германиевые слои, в которых должны быть разные соотношения этих двух элементов. Стоит подчеркнуть, что соотношение должно подбираться так чтобы отражать фононы.

Вполне возможно, что подобные структуры могут пригодиться в случае создания квантовых компьютеров. Получить больше информации о применениях фонитонных состояний, можно будет только после реализации схемы на практике.

Подготовлено по материалам Американского физического общества.

Комментарии: (0)

Пока комментариев нет, вы можете стать первым!

Sponsor

Sponsor