(a) Mediciones de fotoluminiscencia (PL) que muestran la transición de excitónica a líquido de agujero de electrones (EHL) y aumento de intensidad máxima. (b) Desplazamientos de banda prohibida calculados debido a la deformación de la muestra (con referencia a K-VB). El recuadro muestra el ajuste de la deformación frente a la temperatura según las mediciones de espectroscopía Raman [10]. (c) Esquema de la evolución de la estructura de bandas durante la expansión de la red. Las líneas discontinuas indican niveles de cuasi-Fermi para huecos de electrones. El área sombreada muestra la banda prohibida antes y después de la transición de fase. Crédito: Revisión física B (2021). DOI:10.1103 / PhysRevB.103.075416
Un líquido con agujero de electrones es una formación de estado cuántico colectivo único en semiconductores donde las cargas libres pueden condensarse en una gota. Estas gotas tienen usos interesantes para circuitos controlados por láser basados en haces de luz en lugar de cables. Desafortunadamente, Los líquidos con agujeros de electrones normalmente solo existen en ambientes extremadamente fríos, y no son prácticos para dispositivos reales. Pero, ¿y si estas gotas pudieran formarse a medida que el material se calienta?
Nuestro estudio predijo que estas gotas pueden condensarse a temperaturas 1, 000 grados (F) más caliente de lo que se pensaba. Hicimos la predicción combinando varios modelos computacionales y resultados experimentales previos que se utilizarán como ingredientes para un nuevo metanálisis de la transición del líquido del agujero de electrones en una escama delgada de 1 átomo de disulfuro de molibdeno (MoS 2 ).
Demostramos que nuestro análisis de los primeros principios coincidía con los datos físicos que tomamos mediante espectroscopía, y pudimos medir propiedades importantes del material, como un enorme aumento de 23 veces la intensidad de la emisión de luz, número de transportistas en cada valle, vida útil intrabanda, y otros parámetros que nos permitirán conocer mejor el comportamiento de este material a nivel atómico.
Este nuevo trabajo computacional sugiere que la forma única de las escamas semiconductoras delgadas de 1 átomo las convierte en hábitats excelentes para los líquidos con agujeros de electrones. incluso por encima de la temperatura ambiente. La combinación de los resultados de múltiples experimentos y modelos informáticos nos permitió verificar que la emisión de luz de estos copos era de hecho una señal de formación de gotas.
El hecho de que este análisis de primeros principios prediga con éxito las mediciones que observamos anteriormente es una gran victoria tanto para la validez de estas observaciones líquidas de agujeros de electrones como para el uso de modelos de física fundamental para analizar espectros y extraer información significativa sobre el sistema.
Todavía no podemos explicar completamente la emisión de luz proveniente de estas gotas, pero una cosa está clara:los materiales atómicamente delgados se rigen por su propio conjunto de reglas.
