您现在的位置是: >
美国北伊利诺伊大学&阿贡国家实验室
2024-10-05 12:39:30【】1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!(6967)
相关文章
- 5月1日NBA西部半决赛水箭VS怯妇G2视频直播天址
- 小米电视哪一个硬件可能看中间电视台 小米看央视电视台法式圭表尺度
- 微疑7.0.6更新了甚么 微疑v7.0.6更新内容一览
- 抖音您笑起去真美不雅像春天的花同样是甚么歌 《您笑起去真美不雅》歌直介绍
- 不雅见识丨微电子制制工艺科普• 晶体管(1) – 质料牛
- 小黑书疑似被下架 夷易近圆何等回应
- 爱坐疑若何助力齐球经营商构建汇散API去世态建设
- 德赛电池与胜宏科技携手共建齐国最小大用户侧储能电站
- 唐本忠院士团队Adv. Funct. Mater.:苝两酰亚胺替换的三苯乙烯有机收光质料及其功能钻研 – 质料牛
- 抖音照片消逝踪的特效硬件是甚么?抖音照片消逝踪特效教程(图文)
热门文章
站长推荐
友情链接
- 水币网若何购SHID?水币网购买SHID格式图解
- OpenAI与专通洽谈开做!定制化ASIC芯片走背台前,英伟达GPU迎去“强敌”?
- 蚂蚁庄园5月17日谜底是甚么
- 河汉智联宣告FLOW.源小大模子座舱系统,引收智能出止新纪元
- 抖音80岁特效若何拍
- 三星中国Galaxy Z系列新品接进豆包小大模子
- 奥比中光推出2.0版小大模子机械臂
- 抖音足迹舆图若何查?足迹舆图审查格式介绍
- 迈去芯9成营支去自汽车,传感器足艺瞄准人形机械人等新操做
- 电子科小大ACS Nano:工做正在甚下频的MXene纳米机电谐振器战传感器 – 质料牛
- 上海交通小大教最新Science! – 质料牛
- 电子科小大ACS Nano:工做正在甚下频的MXene纳米机电谐振器战传感器 – 质料牛
- 松山湖质料魔难魔难室Scripta:超高温下周颓丧载荷下核散变磁体挨算质料的隐微妄想演化 – 质料牛
- 水币网若何购狗狗币?水币网购买dog狗狗币格式介绍
- snapchat硬件是甚么,若何用?snapchat操做格式介绍
- 水币网提币审核流程是甚么?水币网提币流程介绍
- 3D挨印登上最新Science! – 质料牛
- 河北财富小大教胡宁、赵丽滨战王子莹钻研团队《Nano Energy》:水凝胶传感器助力步态阐收,辅助诊断帕金森病与偏偏瘫 – 质料牛
- 下一代蓝牙尺度即将宣告!疑讲探测足艺成为闭注面,丈量细度更下
- 新质料! “三”钙钛矿的簿本级表征去了! – 质料牛
- 抖音80岁特效若何拍
- 水币网若何去世意?水币网去世意格式图解
- 水币网若何去世意?水币网去世意格式图解
- 华为鸿受公测第两期正在哪报名
- 哈佛小大教Nat. Mater.:基量粘弹性克制妄想形态 – 质料牛
- 中科院宁波质料钻研所Nat. Co妹妹un:下电流稀度下晃动下效析氢的催化剂 – 质料牛
- 李佳琦2021年直播正在哪看
- 逍遥爬止的水凝胶机械人 – 质料牛
- 比亚迪尾收“降流充电”,电气架构迎去小大电流挑战
- 《姬武将:战国治舞》改版更新,与正‧辉夜决战下天本
- 台积电2nm芯片助力 苹果把小大招留给了iPhone18
- 《三国志.策略版》 第三季赛季即将退场、齐新三势阵玩法释出
- 汽车司机常提到的“时速80迈”,意思是时速80公里吗
- 好格智能明相2024中国联通开做水陪小大会 共创智能新时期
- SynSense时识科技支购瑞士类脑视觉传感器公司iniVation 100%股权
- 浑华小大教Nature Energy:斥天下功能高温量子传导电解量 – 质料牛
- 思瑞浦推出汽车级单背电流检测放大大器TPA132Q
- 山东小大教叶磊/翟光喜&济北小大教张亚彬Acta Biomaterialia:盐敏感杂两性离子物理水凝胶用于提防术后妄想粘连 – 质料牛
- 针言“机不成掉踪”的下句是
- 阿卜杜推国王科技小大教Nat. Co妹妹un:经由历程氨基酸功能化的2D共价有机框架膜真现可切换的Na+/K+抉择性 – 质料牛
- 薇娅5.20直播预告浑单
- 台积电进进“晶圆代工2.0”,市场规模翻倍,押注先进启测足艺
- CEJ:祸建农林小大教袁占辉教授团队正在两维光催化剂挨算设念增强分解水产氢规模患上到尾要仄息 – 质料牛
- 催化小大牛联足,从污水中制与乙烯! – 质料牛
- NBA2K21若何才气收费患上到
- 人们同样艰深把立室多少年称为“金婚”
- 天津小大教巩金龙教授最新NC:经由历程增强的氧键熏染感动将CO2抉择性电复原复原为甲醇 – 质料牛
- 浙江小大教Nat.Co妹妹un:通用界里能量调节策略删能家养光开熏染感动 – 质料牛
- 小大激能源助力江东科技挨制智慧低碳数字化工场
- ACS Catal.:下活性战抉择性铜基单簿本多相催化剂 – 质料牛
- 21亿好圆!齐球感知巨头再支购
- 热冻电镜钻研锂介导的氨分解机制登上Nature Energy! – 质料牛
- emo神彩包下浑图片分享
- AM:本位收受表征槽模涂层下功能小大里积柔性有机太阳能电池 – 质料牛
- 麻省理工教院Nature Materials:做作异化本则设念出下塑性铸制易熔下熵开金 – 质料牛
- 动绘《Fate/Grand Order
- 行动支完好情人头像框需供累计登录多少天及实现逐日使命,可兑换头像框呢
- 山小大下珂教授团队Joule:创做收现齐小份子有机太阳能电池效力新记实 – 质料牛
- 《奼女前方》齐球上市5 周年庆典即将睁开齐新服饰与诸多周年特意行动开跑
- Angew:受控的Diels
- 昨日推文中提到的《粽,那末横》影片,是由王者声誉×
- 海格通讯旗下控股子公司海格星航乐成进围河北营运车辆智能配置装备部署提供商框架
- 铁电质料新突破:相位可控的小大里积两维In2Se3及铁电同相结的分解 – 质料牛
- 最新Nature Materials:石朱烯/金刚石复开,同步真现力教电教功能极小大提降 – 质料牛
- 微疑收费520黑包启里若何患上
- 曹县护照下浑无水印图片
- 光峰科技枯获2024细髓奖A股新量斲丧劲价钱奖
- 倍减祸R2000系列传感器助力自动导航小车细确导航
- 潘锋&汪林看AEM:机械进建助力锂金属背极睁开机制钻研 – 质料牛
- 《马娘华美赛马》推出新马娘「成田黑仁」、新支援卡「樱花千代」
- 正在天愿做比翼鸟正在天愿为连理枝最后写的是谁的故事
- Materials Today Energy 2022下引TOP 10 – 质料牛
- 蚂蚁庄园5月21日谜底是甚么
- AM:一种基于不开倾向称光伏级联的柔性下压( 100 V)收电配置装备部署 – 质料牛
- 中国驰誉潮水IPB.Duck小黄鸭将正在5月多少日空降海岛舆图呢