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‘Dropleton’Quasiparticle首次亮相

26 Feb 2014
液体状相关

一种新型的Quasiparticle被称为量子液滴,或“dropleton”,已被美国和德国的研究人员识别。使用超短激光脉冲在半导体量子阱中产生,液滴包括少量的电子和孔,该孔在液体状滴下结合在一起。

Quasiparticle是一种与基本颗粒类似的材料内的集体激发。最近,物理学家已经确定了众秀单一,称为levitons,orbitons,phonitons甚至鸦片–这发生在皱纹的织物,如窗帘。

结合电子和孔

液滴与称为激子的众所周知的Quasiplicle有关,当半导体吸收光子时形成。该动作将来自价带的电子促进到导通带,留下带正电荷的“hole”在价乐队中。静电力将电子和孔结合在一起以产生激子,其像颗粒一样移动通过半导体。

已知存在更复杂的电子和孔的配置,例如具有两个电子和两个孔的Biexciton。在锗和硅等间接间隙半导体中也已经看到包括许多电子和孔的微米尺寸液滴。然而,这些由热力学过程形成。

现在,激光诱导的液滴是在德国科罗拉多大学和博尔德州科罗拉多大学的直接差距和同事的直播中创建的,在德国马尔堡的菲律宾大学。

泵和探头

研究人员通过在镓 - 砷化物量子孔的激光脉冲通过烧制激光脉冲来创造它们的量子液滴。这些是10 由绝缘材料分开的NM厚的半导体层。每个脉搏“pumps”电子进入导电带,然后是a“probe”用于测量量子孔的吸收光谱的激光脉冲。

起初,测量表明,正在进行的泵送仅仅会产生更多的激子–正如预期的那样。然而,经过一段时间,团队发现,而不是将电子和孔作为激子成对,而是形成未配对的配置。结果是中性的带电液滴,通常由大约五个电子和五个孔组成。

上升压力

“由于泵脉冲注入的电子和孔的密度增加,发生这种过渡,”解释金德。他补充说,增加的电子和孔的行动是筛选静电库仑吸引力,这通常使激子界定在一起。此外,他解释说,提高电子和孔的数量“increases the ‘pressure’ –实际上是由电子和孔的阴蒂性质引起的,以及保利排除原理–稳定量子液滴”.

一旦进入新的布置,电子和孔就不固定在刚性配置中。相反,它们能够移动,就像液体内一样的颗粒。这种行为激发了团队将新的Quasiparticle成为Dropleton。

虽然量子液滴可能没有任何明显的实际应用,但研究人员表示他们的发现可以改善我们对固体中的互动的理解–并最终导致更好的电子设备。即使他们短暂的寿命约为25 PS,液滴足够稳定地进行研究。 Cundiff和同事现在正在努力改善它们的量子光谱技术,这将使他们能够更好地了解液滴的行为。

理论与实验

吉姆沃尔夫 –没有参与这项研究的伊利诺伊大学的物理学家– told physicsworld.com. that “在光透镜镓 - 砷量子井中存在稳定的血浆液滴是一个非常有趣和新颖的想法。”他还赞扬团队结合 “引人注目的实验证据,具有详细的理论支持”.

帕特里克帕金森 牛津大学也认为发现很重要。“这项工作报告了对它们的量子光谱方案的高度有趣应用,既可确认其实用程序,并在极良好地研究的材料系统中揭示以前未探测的多个身体Qualiparticle,”他说。 Parkinson补充说,他希望进一步研究将更充分探索Dropleton’s properties. “特别地,由其液体相对的相关函数产生的性质可能具有很大的兴趣,” he says.

研究描述了 自然.

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