Когда на полупроводниковые материалы подается напряжение, генерируется электрическое поле, управляющее потоком электронов. Специалисты Окинавского научно-технического института применили феномен поверхностного фотонапряжения — при котором поверхностный потенциал материалов меняется в зависимости от интенсивности света — для того, чтобы индуцировать электрические поля на материалах. Это позволило им управлять движением электронов в оптическом пятне, пишет Phys.org.
Благодаря сочетанию фемтосекундной спектроскопии и электронной микроскопии ученые засняли движение электронов в масштабе фемтосекунд (квадриллионных долей секунды).
Обычно в фемтосекундной спектроскопии сначала используется сверхбыстрый лазерный луч для возбуждения электронов в образце, а второй луч отслеживает эволюцию возбужденных электронов. Эта технология позволяет ученым исследовать динамику возбужденных электронов в крайне малом промежутке времени.
Добавление электронной микроскопии дает дополнительную информацию о пространственном разрешении, необходимом для прямого отображения движения возбужденных электронов даже внутри небольшой области пятна лазерного луча. «Сочетание этих двух методов с высоким пространственным и временным разрешением позволяет нам записывать фильм об электронах, поток которых направляется в разные стороны», — говорит доктор Элейн Вон, одна из участников научного проекта.
Открытие ученых поможет управлять движением электронов за пределами лимита разрешения света, если использовать пространственные колебания интенсивности лазерного луча внутри фокусного пятна. Этот механизм потенциально можно будет применять для контроля электронных цепей в наномасштабе.
В этом направлении ученые и намерены продвигаться дальше — создавать функциональное сверхбыстрое наноустройство на основе открытого ими механизма.
Недавно американские физики сообщили о прорыве в области двумерных материалов. Соединив графен с нитридом бора, они смогли добиться высокого уровня контроля над угловой ориентацией в устройствах с искривленным слоем. Ее изменение позволяет управлять энергетической щелью, включая и отключая ее.