（纳闻记者赵晓辉报导）
澳大利亚国立大学 (ANU) 的研究人员发现了一种使用双层半导体技术创建层间激子对的方法，为更快、消耗更少能量的设备铺平了道路。
这项研究可以为新一代智能手机和计算机以及高速计算、信息处理和数据通信所需的下一代技术奠定基础。
ARC 量子计算和通信技术卓越中心首席研究员陆跃瑞教授在澳大利亚国立大学的新闻发布会上说，层间激子对是几十年前理论预测的。 但他表示，这是第一次在实验中观察到它们。
发表这一发现的论文的主要作者卢说，这种新的半导体结构非常小、重量轻、用途广泛，而且肉眼看不到。 他说，这些特征允许该结构融入一系列微型技术，并在新兴的太空领域和量子光源方面具有广阔的应用前景。
陆教授表示，虽然几十年前理论已经预测到层间激子对，但这是第一次在实验中观察到它们。 （Yueerui (Larry) Lu/ANU）技术的结构及其工作原理
该技术是通过将两片可弯曲的单层半导体夹在一起而开发的。
“双层结构由两种不同的半导体（两种不同的材料）制成，”卢在给的电子邮件中说。
“在我们的案例中，顶层是二硫化钨 (WS2)，底层是二硒化钨 (WSe2)。 这两层都是原子级的薄，它们具有不同的物理特性。”
半导体双层允许在两层吸收光时在两层之间产生激子对。 激子是由带负电的电子和带正电的空穴之间的吸引力形成的准粒子，当光的吸收将电子踢出时产生。
“当半导体吸收光时，一个电子（带负电）可以从原始位置被踢出（或激发），留下一个“空穴”（带正电）。”
卢说，激发态的电子和带正电的空穴可以通过吸引相互作用结合在一起形成激子。
“在我们的双层结构中，受激电子将位于顶部 WS2 层，而“空穴”将位于底部 WSe2 层——这是由这两种半导体的物理特性决定的。”
他说，顶层的一个电子和底层的一个“空穴”可以形成层间激子——一个位于两层的激子。
用电压驱动激子
电流可以被认为是电子的流动。 在电路中，电子的流动是由电压驱动的——电压是由端子之间的电势差产生的。 例如，电池内部的化学物质会导致电子移动到一侧，而另一侧则没有电荷，从而产生电位差。
电流会随着时间的推移而充电，但 Lu 的发现意味着半导体形成具有净零电荷的准粒子，并提出了电流如何通过电路并产生电力的问题。
卢说，由于带负电的电子和带正电的“空穴”位于两个不同的层，因此仍然可以在电路上使用电压来驱动层间激子的运动。
电子虽然与下层带正电的“空穴”形成了有吸引力的相互作用，但在顶层内仍带负电，因为顶层材料中不存在“空穴”。 因此，当电子在电压驱动下穿过任何导电材料时，它们可以被推过晶体管的顶层。
底层和顶层通过导体连接，当电子流入底层时，它可以填充带正电的“空穴”空间。 电子通过移动到带正电的空穴中流过底层，然后当它们被光吸收激发时从层发射并进入电路的其余部分。
2011 年 3 月 23 日，在加利福尼亚州圣何塞举行的三星 MOBILE 化媒体和分析师活动上，为三星摄像机供电的电路板上出现了半导体。（贾斯汀·沙利文/盖蒂图片社）新一代技术的下一步
这一发现还有可能帮助研究人员实现超流体，在这种情况下，电流可以在没有阻力的情况下流动，因此不会损失运动能量，因为激子的集合会凝结成超流体。
该论文的博士研究员和第一作者孙学谦说，最好将超流体设想为一条“高速公路”，激子可以像高速公路上的汽车一样以极高的速度行驶。
“我们的智能手机和笔记本电脑中使用的当前一代半导体技术限制了激子的传播速度，阻止了它们充分发挥潜力，”孙说。
“将其形象化的一个好方法是想象一辆汽车在充满车流的高速公路上颠簸着行驶。 在这些条件下，汽车只能行驶这么快，激子也是如此。”
卢教授说，在目前的半导体技术中，超流性很难实现，激子可以被许多其他粒子散射，就像一辆在城市里行驶的汽车。
“在传统的体 III-V 半导体中，激子的结合能非常低（只有几 meV），这些激子只能在非常低的温度下存活。”
“新的原子级薄半导体结构可以承载具有更高结合能的激子，这使它们能够在更高的温度（如室温）下生存，”他说。
“新半导体结构中这些层间激子之间的相互作用也得到了高度增强，这将有助于实现超流化。”
卢教授说，下一个目标是建立一条在室温下运行的高速公路，因为这对于将这种半导体结构集成到智能设备中至关重要。
“老实说，我现在不知道该怎么做，”他说。 “我需要与物理学家讨论这个问题，并可能与他们合作。”
