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양자 센서는 Weyl 광전류 흐름을 봅니다: Boston College가 이끄는 팀은 Weyl semimetals에서 광전류 흐름의 기원을 이미지화하고 이해하기 위한 새로운 양자 센서 기술을 개발합니다.

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Boston College 연구팀은 광전류가 Weyl 반금속의 한 결정축을 따라 흐르고(파란색으로 표시) 수직축을 따라 흘러나간다는 것을 발견했습니다. 연구팀은 전기의 흐름을 시각화하기 위해 양자 자기장 센서를 사용하여 개발했습니다. CREDIT Zhou Lab, Boston College
Boston College 연구팀은 광전류가 Weyl 반금속의 한 결정축을 따라 흐르고(파란색으로 표시) 수직축을 따라 흘러나간다는 것을 발견했습니다. 연구팀은 전기의 흐름을 시각화하기 위해 양자 자기장 센서를 사용하여 개발했습니다. 신용 거래
Zhou Lab, 보스턴 칼리지

요약 :
양자 센서는 Weyl 반금속에서 빛을 전기로 변환하는 놀라운 새로운 메커니즘을 밝히는 데 사용될 수 있다고 보스턴 칼리지 물리학 조교수 Brian Zhou와 동료들은 Nature Physics 저널에 보고했습니다.

양자 센서는 Weyl 광전류 흐름을 봅니다: Boston College가 이끄는 팀은 Weyl semimetals에서 광전류 흐름의 기원을 이미지화하고 이해하기 위한 새로운 양자 센서 기술을 개발합니다.


체스트넛 힐, 매사추세츠 | 게시일: 27년 2023월 XNUMX일

카메라, 광섬유 네트워크, 태양 전지와 같은 많은 현대 기술은 빛을 전기 신호로 변환하는 데 의존합니다. 그러나 대부분의 재료에서 표면에 빛을 비추면 전기가 흐르는 방향이 없기 때문에 전기가 생성되지 않습니다. Weyl 반금속에서 전자의 고유한 특성은 이러한 한계를 극복하고 새로운 광전자 장치를 개발하려는 연구자들의 초점이 되었습니다.

"대부분의 광전 장치는 공간에서 비대칭을 생성하기 위해 두 가지 다른 재료를 필요로 합니다. "여기에서 우리는 단일 물질 내의 공간적 비대칭성, 특히 열전 전송 특성의 비대칭성이 자발적인 광전류를 일으킬 수 있음을 보여주었습니다."

연구팀은 텅스텐 디텔루라이드(tungsten ditelluride)와 탄탈룸 이리듐 테트라텔루라이드(Tantalum iridium tetratelluride)를 연구했는데, 둘 다 Weyl 반금속류에 속합니다. 연구원들은 이러한 물질의 결정 구조가 본질적으로 반전 비대칭이기 때문에 광전류 생성을 위한 좋은 후보가 될 것이라고 의심했습니다. 즉, 크리스탈은 점에 대한 방향을 반대로 하여 자체적으로 매핑되지 않습니다.

Zhou의 연구 그룹은 Weyl 반금속이 빛을 전기로 변환하는 데 효율적인 이유를 이해하기 시작했습니다. 이전 측정은 싱크대에서 배수관으로 흐르는 물의 양을 측정하는 것과 같이 장치에서 나오는 전기의 양만 결정할 수 있었습니다. 광전류의 기원을 더 잘 이해하기 위해 Zhou의 팀은 싱크대에서 소용돌이치는 물 흐름의 지도를 만드는 것과 유사하게 장치 내의 전기 흐름을 시각화하려고 했습니다.

"프로젝트의 일환으로 우리는 광전류에 의해 생성된 로컬 자기장을 이미지화하고 광전류 흐름의 전체 유선을 재구성하기 위해 다이아몬드의 질소 공극 센터라고 하는 양자 자기장 센서를 사용하는 새로운 기술을 개발했습니다." 대학원생 Yu-Xuan 원고의 수석 저자인 Wang은 말했습니다.

연구팀은 빛이 재료에 비치는 곳 주변에서 전류가 XNUMX중 와류 패턴으로 흐르는 것을 발견했습니다. 팀은 물질의 가장자리에 의해 순환 흐름 패턴이 어떻게 수정되는지 시각화하고 가장자리의 정확한 각도가 장치에서 흐르는 총 광전류가 양, 음 또는 XNUMX인지 여부를 결정한다는 것을 밝혔습니다.

“전에는 볼 수 없었던 이러한 흐름 이미지를 통해 우리는 광전류 생성 메커니즘이 놀랍게도 비등방성 광열전 효과로 인한 것임을 설명할 수 있었습니다. 반금속”이라고 Zhou는 말했습니다.

놀랍게도 비등방성 열전력의 출현은 Weyl 반금속에 의해 나타나는 반전 비대칭과 반드시 ​​관련이 있는 것은 아니므로 다른 종류의 재료에도 존재할 수 있습니다.

Zhou는 "우리의 발견은 다른 광반응성 물질을 찾는 새로운 방향을 제시했습니다."라고 말했습니다. "이는 재료 과학의 미해결 문제에 대한 양자 지원 센서의 파괴적인 영향을 보여줍니다."

Zhou는 향후 프로젝트에서 독특한 광전류 흐름 현미경을 사용하여 다른 이국적인 물질의 광전류 기원을 이해하고 감지 감도와 공간 분해능의 한계를 뛰어넘을 것이라고 말했습니다.

Zhou와 Wang 외에도 "Visualization of bulk and edge photocurrent flow in anisotropic Weyl semimetals" 보고서의 공동 저자에는 Boston College 물리학 부교수 Ying Ran, 물리학 David Broido 교수 및 Fazel Tafti 물리학 조교수가 포함됩니다. 대학원생 Xin-Yue Zhang, Thomas Graham 및 Xiaohan Yao; 박사 후 연구원 Chunhua Li; Nanyang Technological University Zheng Liu 교수와 박사후 연구원 Ruihuan Duan이 있습니다.

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