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超快激光可在半导体上激起“量子液滴”

发布时间:2014-03-02 16:50内容来源:未知 点击:

美国天体物理联合研讨试验室的物理学家与德国马尔堡大学的理论学家协作,发现了一类新的准粒子:他们使用超快激光,让半导体内部的多个电子和空穴以新的方法摆放组合,凝结成类似于液体的“量子液滴”。虽然寿数只要时间短的25皮秒(1皮秒=万亿分之一秒),但“量子液滴”的安稳性却足以用于研讨光和物质的特定方法怎么相互作用。有关试验细节以封面故事的方法刊发于2月27日出书的《天然》杂志。

  当电子在半导体中流过期,在本来的方位留下一个空穴。电子能够与空穴联系成对,被称为激子,归于准粒子的一种。而新发现的准粒子是电子和空穴以非成对的方法摆放而成的微观复合体。研讨人员称之为“量子液滴”,由于它既具有量子特性,比方有条有理的能级,一起也具有一些液体的特性,比方能够发生涟漪。它不一样于咱们所了解的液体水,由于“量子液滴”的巨细十分有限,超越这一极限后,电子和空穴之间的这种有关性就会不见。

  在这项试验中,研讨小组向砷化镓半导体发射每秒约1亿脉冲的超快赤色激光。激光脉冲首要发生的是激子,跟着脉冲强度添加,更多的电子—空穴对被创立出来。但当激子的密度到达必定水平常,本来绑定的电子和空穴就会闭幕。电子继而绕空穴构成环形波,就像液体中原子的摆放相同。在周围等离子体的压力下,带负电的电子和带正电的空穴被“揉捏”变成呈中性的“液滴”。研讨人员发现,4个电子和4个空穴就足以构成一滴“液滴”,最多时“液滴”中的电子和空穴数量均能够到达14个。

  研讨人员称,他们取得的关于单个“液滴”能级的试验数据与理论计算是符合的。调整激光脉冲的量子特性,能够让能级与“液滴”内部粒子的有关性匹配。“液滴”好像也满足安稳,有助于将来体系性研讨光和物质状况之间相互作用。并且,准粒子一般具有其组成粒子所不具备的共同性质,能够在操控较大的体系和设备方面发挥作用。

  美国天体物理联合研讨试验室的物理学家史蒂芬·坎迪夫说:“说到实践用途,没人计划去研发一个‘量子液滴’小设备,但这的确能够间接地加深咱们对电子在不一样的情况下,包含在光电子器材中怎么相互作用的知道。”

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