印度开发出具有量子光电子学性质的材料

　　据《印度教徒报》近日消息，二烯化钨和二烯化钼等材料光电子特性（光学和电子学的结合）受到广泛研究，其一个关键特性是光致发光，材料吸收光并以光谱形式重新发射。印度理工学院（马德拉斯分校）研究人员发现一种方法，通过在二维薄膜上滴注金纳米颗粒，可使二烯化钨的光电子性能提高约30倍。相关研究成果在《应用物理快报》发表。

　　半导体中电子能量占据带被称为价电子带。电子在这些带中时不会移动，也不会促进传导。如果受到一个输入的小能量刺激，电子就会被踢进所谓的传导带，使其离开原来位置，通过移动促进传导。当一个电子从价电子跃迁到传导带时，会留下一个叫做“空穴”的阴影。导电带中电子和价电子带中空穴可以结合在一起，形成一种被称为激子的复合物体。硒化钨的光致发光就是这种激子的结果。

　　激子形成有两种方式，一种是电子和空穴自旋方向相反，另一种是电子和空穴以相同方向排列。前者称为亮激子，后者称为暗激子。由于自旋相反，形成亮激子的电子和空穴可以重新结合，并在这个过程中发出光量子。这种重组方式不存在于暗激子中，因为电子和空穴的自旋是平行的，角动量守恒定律阻碍它们重新组合。因此暗激子比亮激子存活寿命长。

　　暗激子需要外部影响来帮助电子和空穴重新结合，研究人员发现了这种外部影响。当将金纳米粒子投到单分子层二烯化钨表面时，他们发现暗激子与产生的表面场耦合，并重新组合发出光量子，暗激子在金纳米粒子的帮助下“变亮”。这是由于等离子体效应，会产生面外电场，有助于导电带电子的自旋翻转，从而使暗激子变亮。

　　光致发光特性可应用于各种器件中，如通信和计算中使用的量子发光二极管。这项研究最具挑战性的方面是这些材料在室温到100k（约零下173度）之间的光致发光测量控制。