(a) Medições de fotoluminescência (PL) mostrando transição excitônica para líquido de buraco de elétron (EHL) e aumento de intensidade de pico. (b) Deslocamentos de bandgap calculados devido à deformação da amostra (referenciado a K-VB). A inserção mostra o ajuste de tensão vs temperatura com base em medições de espectroscopia Raman [10]. (c) Esquema da evolução da estrutura de bandas durante a expansão da rede. As linhas tracejadas indicam níveis de quase-Fermi para buracos de elétrons. A área sombreada mostra o bandgap antes e depois da transição de fase. Crédito: Revisão Física B (2021). DOI:10.1103 / PhysRevB.103.075416
Um líquido de buraco de elétron é uma formação quântica coletiva única em semicondutores onde cargas livres podem condensar em uma gota. Essas gotículas têm usos interessantes para circuitos controlados por laser baseados em feixes de luz em vez de fios. Infelizmente, os líquidos do buraco do elétron normalmente só existem em ambientes extremamente frios, e não são práticos para dispositivos reais. Mas e se essas gotículas pudessem se formar à medida que o material esquenta?
Nosso estudo previu que essas gotículas podem ser capazes de condensar em temperaturas 1, 000 graus (F) mais quente do que se pensava anteriormente. Fizemos a previsão combinando vários modelos computacionais e resultados experimentais anteriores para serem usados como ingredientes para uma nova meta-análise da transição de líquido elétron-buraco em um floco fino de 1 átomo de dissulfeto de molibdênio (MoS 2 )
Mostramos que nossa análise de primeiros princípios combinou com os dados físicos que coletamos por meio de espectroscopia, e pudemos medir propriedades importantes do material, como um grande aumento de 23 vezes na intensidade da emissão de luz, número de transportadores em cada vale, existências intrabanda, e outros parâmetros que nos darão mais informações sobre o comportamento desse material no nível atômico.
Este novo trabalho computacional sugere que a forma única de flocos semicondutores finos de 1 átomo os torna excelentes habitats para líquidos de buracos de elétrons, mesmo acima da temperatura ambiente. A mistura dos resultados de vários modelos de computador e experimentos nos permitiu verificar que a emissão de luz desses flocos era de fato um sinal de formação de gotículas.
O fato de que esta análise de primeiros princípios prediz com sucesso as medições que observamos anteriormente é uma grande vitória para a validade dessas observações de líquido de buraco de elétron e para o uso de modelos físicos fundamentais para analisar espectros e extrair informações significativas sobre o sistema.
Ainda não podemos explicar totalmente a emissão de luz proveniente dessas gotículas, mas uma coisa é certa:materiais atomicamente finos seguem seu próprio conjunto de regras.
