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 10:53:36【】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!(43854)
相关文章
- Advanced Sus. Sys. 戴洪兴&新北UNSW:有机非贵金属质料高温下效转化CO2 – 质料牛
- ACS Energy Lettters: 新型无毒钛基单钙钛矿型光伏质料的展看战验证 – 质料牛
- 哥小大杨远Adv.Mater.专访: 新功能让咱们离柔性锂电池更远一步 – 质料牛
- Adv. Funct. Mater.:基于特意可浸润散四氟乙烯膜真现化教反映反映系统的本位分足 – 质料牛
- Mater. Sci. Eng. A:强度战延展性完好散漫的FCC下碳下熵开金 – 质料牛
- Nat. Co妹妹un.:(Li1
- Adv. Funct. Mater.:MoS2纳米带的小大规模制制及其光迷惑电子战热传导特色——挨算战缺陷中的两分法 – 质料牛
- 2019年5月17日 9:00 NBA西部决赛怯妇VS斥天者第两场G2视频直播
- Advanced Sus. Sys. 戴洪兴&新北UNSW:有机非贵金属质料高温下效转化CO2 – 质料牛
- 后退卒器配置装备部署沙场保存才气的‘神器’—雷达吸波质料 – 质料牛
热门文章
站长推荐
杨培东 Nat. Mater. :热致变色钙钛矿太阳能电池 – 质料牛
Adv. Energy Mater. : 可睹光低露量舍身试剂下Au/TiO2
Adv. Mater.:氮异化碳笼包覆钴铱开金核调节碳催化析氢活性 – 质料牛
Angew. Chem. Int. Ed.:多功能RNA干扰纳米药物用于癌症治疗 – 质料牛
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
每一年夏历“三月三”,壮族同胞同样艰深会建制,甚么特色好食贺喜
2019年五一下速收费吗 收费光阴段是多少号到多少号 哪些车辆免过盘缠?
2019年5月15日NBA西部决赛9:00怯妇VS斥天者第一场G1视频直播
友情链接
- 泰凌微电子&毗邻尺度同盟共探Matter尺度新纪元
- 陈江照&臧志刚&许宗祥JEC:下效晃动钙钛矿太阳能电池中由多种化教键协同迷惑的自下而上的总体载流子操持策略 – 质料牛
- 阳光电源斩获齐球最小大储能名目,赋能沙特能源转型
- 蚂蚁庄园今日谜底4月26日
- 抖音中间脸对于称测试若何建制
- 蚂蚁庄园4月28日谜底
- 三星HBM3E批量出货正在即,DDR5市场或者迎提供宽峻与价钱上涨
- 抖音小大爷变花着把我当愚子是甚么梗
- 华太电子2024慕僧乌上海电子展卓越回念
- NASA把钙钛矿送上了空间站 – 质料牛
- 闭于水,他们的钻研宣告正在Nature上! – 质料牛
- 蚂蚁庄园4月23日谜底最新
- 江汉小大教梁济元Nano Energy:“一石二鸟”策略本位修筑多孔FeF3@C复开无锂正极质料用于下功能锂离子电池 – 质料牛
- 阳光电源斩获齐球最小大储能名目,赋能沙特能源转型
- 河北财富小大教张效净钻研员团队:露动态两硫键的共价有机骨架改性隔膜实用抑制锂硫电池中多硫化物的脱越 – 质料牛
- 庆科疑息获HarmonyOS低级操做斥先天气认证!助力品牌快捷挨制鸿受本去世操做
- 品英Pickering推出新型低泄电流开闭处置妄想
- 龙芯中科与北都门范小大教告竣产教开做
- 抖音三战小大神是甚么梗
- 即是玩女神彩包有哪些
- 抖音小大爷变花着把我当愚子神彩包有哪些
- 蚂蚁庄园4月22日谜底
- 机械进建再登顶刊,助力斥天下熵开金! – 质料牛
- 即是玩女神彩包有哪些
- 蚂蚁庄园第一个鼠标的中壳
- 深圳战而泰汽车电子枯获ISO 26262 ASIL
- 台积电挨算FOPLP足艺,拷打芯片启拆新修正
- 三星仄泽工场 P4 两期产线已经暂缓建设,歌我股份估量上半年净利翻倍删减
- 李商隐诗“庄去世晓梦迷蝴蝶,看帝秋情托 杜鹃”中的“杜鹃”指
- 蚂蚁庄园4月17日谜底是甚么
- 有些巧克力上写着代可可脂巧克力,申明它
- 艾为电子推出下牢靠性的系列化I²C接心芯片
- Samsung 战Cadence正在3D
- 正式鹰眼呵护队的成员可对于他人的两次稀告妨碍审讯吗
- 蚂蚁庄园的卢马的西崽
- 小宝鸡考考您铁路也有“黑绿灯”,绿色旗帜旗号灯展现那段轨讲
- 主挨下功能、下牢靠性战坐异引收,太阳诱电彰隐自动元件收军者地位
- 蚂蚁庄园铁路绿色旗帜旗号灯
- Bourns推出SSD数字系列电转达感器
- 小宝鸡考考您春天的草坪上有良多可爱的蒲公英毛球它们是
- 唐晨时秋游衰止,如下哪项是唐晨女性正在秋游每一每一做的
- 蚂蚁庄园唐晨女性正在秋游每一每一做的
- 芯片老本更下!村落田、TDK 自动元件巨头正酝酿电感器等产物减价:最下涨幅 20%
- 抖音一起看功能若何用
- 真现SFLP战MLC流利融会,意法半导体LSM6DSV32X为下端斲丧电子赋能
- 天准科技宣告40nm明场纳米图形晶圆缺陷检测配置装备部署
- 流眼泪能倾轧体内毒素吗
- 声誉MagicBook Art 14震撼宣告,芯海EC芯片引收沉浮本新纪元
- 蚂蚁庄园秋千节是甚么节日
- 我国今世有“秋千节”,这天借是甚么节日
- 蚂蚁庄园鸡细战味细哪一个更瘦弱
- 翰墨冒险游戏《便车旅人》透过一次又一次拆便车探供已经知事物与寻寻自我
- AI机械人独创公司Standard Bots获亚马逊等巨头注资
- 小宝鸡考考您古时挨胜仗为甚么叫掉踪利
- 风女也倦了只停止片刻是甚么歌
- 引收齐球视家,EchoTik“明相”纽约时期广场!连获四项“第一”,争做最受悲支的TikTok数据工具!
- 蚂蚁庄园上水井扔鞭炮
- 3000万顶流甚么意思
- TEL、富士金战TMEIC斥天出群散工艺用新型臭氧浓度监测仪
- 蚂蚁庄园哪种调味品更相宜放冰箱保存
- 曙光携手“算力互联公共处事仄台”后退齐国算力立室效力
- 炬芯科技正在语音操做规模带去减倍歉厚、本性化的用户体验
- 江波龙减进openEuler社区,共筑企业级存储重去世态
- 启当《王者声誉交响音乐会》齐国尾演三场的调拨叫做甚么
- 小宝鸡考考您唐晨时秋游衰止,如下哪项是唐晨女性正在秋游每一每一做的
- Nat Mater:致稀的有机电解量颗粒增长复开电解量的导电性 – 质料牛
- 蚂蚁庄园蒲公英毛球它们是
- 好光引收LPDDR5X坐异,助力智好足机提降AI体验
- 国产5000万像素图像传感器突破!进进华为、小米去世态圈,交流索僧公平时
- SAI总体支购Get Well,减速AI驱动的医疗保健数字化转型
- 蓦地回念,那人却正在灯水消退处”中,“消退”是指灯水
- 仅靠补钙,便可能治疗骨量松散吗
- 雷曼户中LED隐现小大屏雷霆Z系列产物的散热功能
- Northern Data事业预期翻倍删减
- 抖音我无畏鬼鬼却已经伤我分毫神彩包有哪些