研究透视：室温激子输运-二维半导体 | Science

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在半导体中，能量和信息输运，受制于电子载流子和晶格声子之间散射，从而导致扩散和损耗传输，这限制了所有的半导体技术。

今日，美国哥伦比亚大学 (Columbia University) Jakhangirkhodja A. Tulyagankhodjaev，Petra Shih，Jessica Yu，Milan Delor等，在Science上发文，利用范德瓦尔斯（范德华）van der Waals (vdW) 超原子半导体，演示了声激子-极化子acoustic exciton-polarons形成，这是一种屏蔽声子散射的电子准粒子。

在室温时，直接拍摄了中的极化子输运，揭示了持续一纳秒和几微米的准弹道波状传播。屏蔽极化子传输产生了电子能量传播长度比其他vdW半导体大几个数量级，甚至在纳秒内超过硅。

这一发现与直觉相反，准平坦的电子能带和激子-声子强耦合共同决定了的输运性质，建立了一条通往弹道室温半导体 ballistic room-temperature semiconductors的道路。

Room-temperature wavelike exciton transport in a van der Waals superatomic semiconductor.

范德瓦尔斯超原子半导体的室温波状激子输运。

图1 在RE6Se8Cl2中，激子输运成像。

图2 在RE6Se8Cl2中，极化子形成的空间能量跟踪。

图3 在RE6Se8Cl2中，极化子尺寸。

图4. 声学极化子的能量。

材料内部的能量载流子，通常会遇到来自杂质和晶格振动等来源的阻力。对于半导体的实际应用，扩展平均自由程（即载流子经历的碰撞之间的距离），是至关重要的。

该项研究，在范德瓦尔斯半导体RE6Se8Cl2中，实现了这一目标。研究人员利用光产生激子（空穴和电子对），然后对其传输进行成像。在室温时，粒子以准弹道方式在几个微米范围内传播。这种异常稳健的输运，归因于激子与声学晶格变形的强耦合。

文献链接

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adf2698

DOI: 10.1126/science.adf2698

本文译自Science。

来源：今日新材料

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