您现在的位置是: >
美国北伊利诺伊大学&阿贡国家实验室
2024-10-06 00:25:52【】5人已围观
简介一、 【导读】 实现对光生激子中具有量子纠缠属性的电子-空穴操控是量子科学中的一项关键基础科学问题。在物理学中,近藤效应产生于磁性杂质元素中局域自旋电子和金属材料中巡游电子之间的反铁磁交换作用。在大
一、美国 【导读】
实现对光生激子中具有量子纠缠属性的北伊电子-空穴操控是量子科学中的一项关键基础科学问题。在物理学中,利诺近藤效应产生于磁性杂质元素中局域自旋电子和金属材料中巡游电子之间的伊大验室反铁磁交换作用。在大部分情况下,贡国近藤效应作为一项电学的家实输运特性,只存在于金属或金属合金中,美国也偶尔存在于量子点材料中。北伊将近藤效应集成进具有光激发响应的利诺半导体材料并实现光学调控的案例却鲜有报道。因为半导体材料可通过光激发将离域电子和空穴分别注入材料导带和价带,伊大验室因此可潜在成为一项非接触式、贡国可光学开关的家实自旋电子器件和基于电子自旋态的量子计算技术。
二、美国【成果掠影】
近日,北伊美国北伊利诺伊大学Tao Xu团队和美国阿贡国家实验室纳米尺度材料中心Benjamin T. Diroll,利诺 Saw Wai Hla等人在Nature Communications(《自然·通讯》)上发表研究论文。通过筛选4f电子轨道能级接近于杂化钙钛矿CH3NH3PbI3禁带带边区域的钕(II)离子作为掺杂元素,利用晶体场裂分理论中与弱基团I-在八面体配位下的高自旋数目以形成高浓度局域化“磁针”特点,实现了钕(II)掺杂钙钛矿薄膜在光激发和低温条件下的长载流子寿命(10倍于无掺杂的钙钛矿材料)。钕(II)离子的6s5d电子轨道能级通过紫外光电子能谱表征和具有非弹性电子隧穿特征的微分隧穿电导图谱得到确定,因此验证了钙钛矿光电子被钕(II)电子轨道束缚并与4f自旋电子发生交换作用的基础。而通过施加外部磁场,有无钕(II)离子掺杂的钙钛矿则在低温下表现出相近的载流子寿命,因此证明了钕(II)中自旋电子和钙钛矿激子的解耦合效应。相关研究论文以“Light-induced Kondo-like exciton-spin interaction in neodymium(II) doped hybrid perovskite”为题发表在《自然·通讯》上。
三、【核心创新点】
极大延长的电荷分离态为通过光诱导的钙钛矿激子和钕(II)局域4f 自旋电子之间的交换作用而实现。重要的是,该类近藤式的激子-自旋相互作用可以通过增加Nd2+掺杂浓度或磁场的开关来进行调控。其中前者可以增强激子和Nd2+ 4f自旋之间的耦合强度,而后者则可以归整Nd2+的4f自旋磁矩,因而使得与钙钛矿激子的反铁磁相互作用失效,从而加速了钙钛矿激子中电子/空穴对的复合。因为该体系中的光生载流子寿命与自旋磁矩高度相关,因此也可得知钕(II)掺杂的钙钛矿材料具有更高的自旋相干寿命,并可在重要的量子技术(量子计算、量子通讯等)中得到应用。
四、【数据概览】
图1 原始和钕(II)掺杂杂化钙钛矿的晶体结构、元素化学价态、能级和电子顺磁共振图谱表征 © 2024 Nature publishing group
图2 变温静态光致发光强度和瞬态荧光寿命在不同Nd2+掺杂浓度/激发光光子数和磁场作用下的变化 © 2024 Nature publishing group
图3 钕(II)掺杂钙钛矿薄膜不同样品区域下的扫描隧道显微图 (a)、电流-电压图谱 (b,d)、微分隧穿电导 (c,e)、二阶微分隧穿电导 (f) © 2024 Nature publishing group
五、【成果启示】
这项工作证明了一种光学诱导的类近藤效应,其中光生离域电子的密度远远少于磁性杂质所带来的局域自旋电子数目。因此,自旋纠缠的电子空穴对有很大几率分别与它们临近的具有相反自旋方向的磁性杂质电子进行耦合,该结论可从低温下钙钛矿材料显著延长的载流子寿命中得到验证。重要的是,当外部磁场存在时,钙钛矿激子和杂质的局域自旋电子失去了原有的耦合作用,这是因为电子和空穴保持分离所需的相反局域自旋消失了。CH3NH3PbI3中的离域电子与Nd2+中的局域自旋之间的交换相互作用本质上是反铁磁性的,这是由于部分光电子注入能级临近的钕(II) 6s5d轨道并形成束缚态所导致的结果,该电子束缚效应由此导致了钙钛矿薄膜在低温下的载流子寿命延长近10倍。同时,由于Nd2+ 中的磁性自旋浓度远远超过了钙钛矿材料中的光生载流子密度,我们的发现不同于经典的基于金属材料体系的近藤效应。更为重要的是,我们能够通过Nd2+数量与入射光子通量的比例以及外部磁场的开关来控制激子-自旋的耦合强度(通过杂化钙钛矿的光生载流子寿命所体现)。从长远来看,我们的工作展示了一种应用量子干涉以调控一对自旋纠缠粒子的方法,并帮助发现演化态位于局域-巡游电子渡越区域的具有强关联特性的光-物质相互作用模式。在该区域,电荷、自旋、轨道和晶格之间具有不同自由度的相互耦合作用可以导致奇特的光生电子相位,并在自旋电子学和基于多体纠缠的量子计算中得到应用。
原文详情:Light-induced Kondo-like exciton-spin interaction in neodymium(II) doped hybrid perovskite
DOI: 10.1038/s41467-024-50196-1
本文由材老牛供稿。
很赞哦!(31)
站长推荐
友情链接
- 蚂蚁庄园5月31日谜底是甚么
- 硬通能源进选“2024数字足艺劣秀处置妄想提供商TOP100”榜单
- 化拆品假如露酒细便确定不能用,那类讲法
- 宁德时期洛阳基天一期电池工场投产
- Chem. Eng. J.: 经由历程调节Pt物种的化教形态增长光催化分解水制氢 – 质料牛
- 微硬蓝屏使命影响约850万台Windows配置装备部署
- 速览ACS NANO:分解多种多元下熵开金的通用策略 – 质料牛
- 酬谢甚么不会被自己的吸噜声吵醉
- “空心碳纳米笼”先进科教综述: 总体设念底子及多样化电化教操做 – 质料牛
- 《黑楼梦》中,“粉里露秋威不露,丹唇已经启笑先闻”形貌的是
- google将于明年8月25日停止goo.gl短链处事
- 昨日推文中已经放出新的皮肤动绘,小大家感应我帅不帅呢
- 西安交小大Fuel:经由历程缺陷工程增强SMSI效应真现下效脱氢 – 质料牛
- 好国减州理工教院Angew: 正在低K+浓度的强酸溶液条件下,有机层建饰的铜电极下效复原复原CO2制备C2+产物 – 质料牛
- 比亚迪与佛瑞亚开建的泰国新座椅组拆工场正式歇业
- 超跑与沙场的颠峰跨界《Free Fire》x McLaren Racing开做顶级超跑麦推伦P1与联名车款「MCLFF」即将退场
- 国产超值MCU PY32F002B特色概述 32位ARM M0+核,相宜低老本操做
- 国产超值MCU PY32F002B特色概述 32位ARM M0+核,相宜低老本操做
- 比亚迪与佛瑞亚开建的泰国新座椅组拆工场正式歇业
- Meta削减元宇宙投进,应答经济压力
- 《鬼灭之刃水之神血风谭》「村落田」参战!中文版介绍影片陆绝释出
- 《Pokémon HOME》将于6 月妨碍更新齐新遁减功能介绍
- 北京小大教姚颖圆教授/邹志刚院士团队:独创制备纳米下熵质料颗粒新格式 – 质料牛
- 曜的仙剑联动皮肤叫做甚么呢
- 龙芯中科“基于国产芯片级稀码牢靠的新一代疑创云处置妄想”进选2023年工疑部疑创典型案例
- baidu文心一止进心正在哪?文心一止夷易近网进心天址分享
- Nature Energy:散乙烯醇抑制剂助力金属可顺群散,真现规模化动态窗户 – 质料牛
- 小米汽车APP上线了吗?《小米汽车》APP相闭问题下场介绍
- 2018单十一天猫、京东、苏宁易购成交额各多少?单11仄台收卖数据曝光
- 抖音若何开启微疑登录权限?抖音用微疑上岸的格式
- 助力齐国一体化算力网建设,神州鲲泰以算力构建新量斲丧劲
- AMD遇乌客报复侵略,但称经营无小大碍
- 探维科技明相EAC2024,激光雷达足艺引收财富新风背
- 爱奇艺会员若何交流绑足机号?aiqiyi变更绑定足机号教程
- 延世小大教&成均馆小大教Adv. Sci.综述:多值逻辑钻研的最新仄息 – 质料牛
- 齐仄易远k歌保存的歌直正在哪一个文件夹里?齐仄易远k歌歌直保存位置介绍
- 抖音月付若何延迟告贷?抖音月付延迟告贷教程
- 2018年小大教英语六级甚么光阴考?2018年12月小大教英语六级魔难时候表
- 《腾讯团聚团聚团聚》切屏出往教师知讲吗
- 三星、SK海力士通用DRAM产线开工率贯勾通接80%~90%
- 硬银总体正在好国扩展大收电歇业,为齐球AI名目供电
- 抖音谈天记实阐收述讲正在那边?抖音谈天记实阐收述讲图文进心
- CliCli网站链接是甚么
- 华为自研仓颉编程讲话初次对于中明相
- 铁路12306支出宝陈说若何配置?12306支出宝陈说配置教程(图文)
- 声誉腕表4Pro若何消除了常明?声誉腕表4Pro屏幕消除了常明的格式
- QQ战微诺止户量好异有多小大?夷易近圆数据去了
- 华为Meta60 Pro正在哪购?Meta60 Pro购买天址
- 华为浏览器若何复原历史记实?Huawei浏览器复原历史记实格式(图文)
- 巨匠网被卖是真的吗?巨匠网被卖是若何回事?底细掀稀
- 小米汽车app若何绑定车辆?《小米汽车》app若何绑定车辆疑息
- 哔哩哔哩漫绘app上线,具备上百部日漫/国漫正版版权
- 小大疆车载启用齐新品牌名“卓驭”
- 那本由中国科教家任职编委果质料规模顶刊,正正在发挥它的热量 – 质料牛
- 无线充电器哪款好?2018值患上购的无线充电器排止榜
- 瓜子两足车app有代驾功能吗 正在哪?
- 苹果Vision Pro上市易挡齐球VR头隐市场下滑
- 2018年齐国小大教英语六级魔难时候流程(附历年六级魔难时候参考)
- Wolfspeed推延德国建厂用意
- 声誉腕表 4 Pro多少钱 有甚么功能?
- .pos文件若何挨开?.pos挨开治码的处置格式
- 新闻称苹果正正在研收沉量级AR眼镜
- 英伟达与Ooredoo告竣战讲,其AI足艺进军中东
- 紫光同芯与TASKING携手,共创车规MCU规模新篇章
- 2018年坐冬是多少月多少号多少面钟?吃甚么好?坐冬代表甚么?
- 扫盲篇:甚么是6G,6G甚么光阴仄易远用?6G下载速率有多快?
- 鸿受兼容安卓系统吗?华为爆料去了
- 硬银孙正义后悔过早浑仓英伟达股票
- Anthropic宣告Claude 3.5 Sonnet,AI规模再掀波涛
- 剪映若何往水印?剪映往水印格式(图文)
- 上海科小大李涛团队Angewandte Chemie:操做配位交联概况改脾性式正在散开物基体中真现幻念的金属
- 腾讯一键卸妆app正在哪下载 若何用?一键卸妆app硬件纠散
- 三星电子好国芯片工场推延至2026年投产
- Meta与苹果洽谈AI整开,探供更普遍开做远景
- 苹果足机若何绑定银止卡?iPhone 13Pro绑定银止卡格式(iPhone通用)