මගින් පාලනය වන Weil ක්වාසිපාර්ටිකල්වල අතිශය වේගවත් චලිතය පිළිබඳ අධ්‍යයනයේ ප්‍රගතියක් ලබා ඇතලේසර්
මෑත වසරවලදී, ස්ථල විද්‍යාත්මක ක්වොන්ටම් තත්වයන් සහ ස්ථල විද්‍යාත්මක ක්වොන්ටම් ද්‍රව්‍ය පිළිබඳ න්‍යායාත්මක සහ පර්යේෂණාත්මක පර්යේෂණ ඝනීභූත පදාර්ථ භෞතික විද්‍යාවේ ක්ෂේත්‍රයේ උණුසුම් මාතෘකාවක් බවට පත්ව ඇත. පදාර්ථ වර්ගීකරණයේ නව සංකල්පයක් ලෙස, සමමිතිය වැනි ස්ථල විද්‍යාත්මක අනුපිළිවෙල ඝනීභූත පදාර්ථ භෞතික විද්‍යාවේ මූලික සංකල්පයකි. ස්ථල විද්‍යාව පිළිබඳ ගැඹුරු අවබෝධයක් ඝනීභූත පදාර්ථ භෞතික විද්‍යාවේ මූලික ගැටළු සමඟ සම්බන්ධ වේ, එනම් මූලික ඉලෙක්ට්‍රොනික ව්‍යුහය වැනික්වොන්ටම් අවධි, ක්වොන්ටම් අවධිවල බොහෝ නිශ්චල මූලද්‍රව්‍යවල ක්වොන්ටම් අවධි සංක්‍රාන්ති සහ උද්දීපනය. ස්ථාන විද්‍යාත්මක ද්‍රව්‍යවල, ඉලෙක්ට්‍රෝන, ෆෝනෝන සහ භ්‍රමණය වැනි බොහෝ නිදහසේ අංශක අතර සම්බන්ධ කිරීම, ද්‍රව්‍යමය ගුණාංග තේරුම් ගැනීමට සහ නියාමනය කිරීමේදී තීරණාත්මක කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි. විවිධ අන්තර්ක්‍රියා අතර වෙනස හඳුනා ගැනීමට සහ පදාර්ථයේ තත්වය හැසිරවීමට ආලෝක උද්දීපනය භාවිතා කළ හැකි අතර, ද්‍රව්‍යයේ මූලික භෞතික ගුණාංග, ව්‍යුහාත්මක අවධි සංක්‍රාන්ති සහ නව ක්වොන්ටම් තත්වයන් පිළිබඳ තොරතුරු එවිට ලබා ගත හැකිය. වර්තමානයේ, ආලෝක ක්ෂේත්‍රය මගින් මෙහෙයවනු ලබන ස්ථාන විද්‍යාත්මක ද්‍රව්‍යවල සාර්ව දර්ශන හැසිරීම සහ ඒවායේ අන්වීක්ෂීය පරමාණුක ව්‍යුහය සහ ඉලෙක්ට්‍රොනික ගුණාංග අතර සම්බන්ධතාවය පර්යේෂණ ඉලක්කයක් බවට පත්ව ඇත.
ස්ථාන විද්‍යාත්මක ද්‍රව්‍යවල ප්‍රකාශ විද්‍යුත් ප්‍රතිචාර හැසිරීම එහි ක්ෂුද්‍ර ඉලෙක්ට්‍රොනික ව්‍යුහයට සමීපව සම්බන්ධ වේ. ස්ථාන විද්‍යාත්මක අර්ධ-ලෝහ සඳහා, කලාප ඡේදනය අසල වාහක උද්දීපනය පද්ධතියේ තරංග ශ්‍රිත ලක්ෂණ වලට ඉතා සංවේදී වේ. ස්ථාන විද්‍යාත්මක අර්ධ-ලෝහවල රේඛීය නොවන දෘශ්‍ය සංසිද්ධි අධ්‍යයනය කිරීමෙන් පද්ධතියේ උද්දීපිත තත්වයන්හි භෞතික ගුණාංග වඩා හොඳින් අවබෝධ කර ගැනීමට අපට උපකාරී වන අතර, මෙම බලපෑම් නිෂ්පාදනයේදී භාවිතා කළ හැකි යැයි අපේක්ෂා කෙරේ.දෘශ්‍ය උපාංගසහ සූර්ය කෝෂ නිර්මාණය, අනාගතයේදී විභව ප්‍රායෝගික යෙදුම් සපයයි. උදාහරණයක් ලෙස, වේල් අර්ධ ලෝහයක, රවුම් ධ්‍රැවීකරණය වූ ආලෝකයේ ෆෝටෝනයක් අවශෝෂණය කර ගැනීම භ්‍රමණය පෙරළීමට හේතු වන අතර, කෝණික ගම්‍යතා සංරක්ෂණය සපුරාලීම සඳහා, වේල් කේතුවේ දෙපස ඇති ඉලෙක්ට්‍රෝන උද්දීපනය රවුම් ධ්‍රැවීකරණය වූ ආලෝක ප්‍රචාරණයේ දිශාව ඔස්සේ අසමමිතිකව බෙදා හරිනු ලැබේ, එය කයිරල් තේරීමේ රීතිය ලෙස හැඳින්වේ (රූපය 1).
ස්ථාන විද්‍යාත්මක ද්‍රව්‍යවල රේඛීය නොවන දෘශ්‍ය සංසිද්ධි පිළිබඳ න්‍යායාත්මක අධ්‍යයනය සාමාන්‍යයෙන් ද්‍රව්‍ය භූමි තත්ව ගුණාංග ගණනය කිරීම සහ සමමිතික විශ්ලේෂණය ඒකාබද්ධ කිරීමේ ක්‍රමය අනුගමනය කරයි. කෙසේ වෙතත්, මෙම ක්‍රමයට යම් දෝෂ තිබේ: ගම්‍යතා අවකාශයේ සහ සැබෑ අවකාශයේ උද්යෝගිමත් වාහකවල තත්‍ය කාලීන ගතික තොරතුරු එයට නොමැති අතර, කාලය-විසඳන ලද පර්යේෂණාත්මක හඳුනාගැනීමේ ක්‍රමය සමඟ සෘජු සංසන්දනයක් ස්ථාපිත කළ නොහැක. ඉලෙක්ට්‍රෝන-ෆෝනෝන සහ ෆෝටෝන-ෆෝනෝන අතර සම්බන්ධ කිරීම සලකා බැලිය නොහැක. තවද ඇතැම් අවධි සංක්‍රාන්ති සිදුවීම සඳහා මෙය ඉතා වැදගත් වේ. ඊට අමතරව, කැළඹිලි න්‍යාය මත පදනම් වූ මෙම න්‍යායාත්මක විශ්ලේෂණය ශක්තිමත් ආලෝක ක්ෂේත්‍රය යටතේ භෞතික ක්‍රියාවලීන් සමඟ කටයුතු කළ නොහැක. පළමු මූලධර්ම මත පදනම් වූ කාලය-යැපෙන ඝනත්ව ක්‍රියාකාරී අණුක ගතිකය (TDDFT-MD) අනුකරණයට ඉහත ගැටළු විසඳිය හැකිය.
මෑතකදී, චීන විද්‍යා ඇකඩමියේ භෞතික විද්‍යා ආයතනයේ/සාන්ද්‍රිත පදාර්ථ භෞතික විද්‍යාව සඳහා වූ බීජිං ජාතික පර්යේෂණ මධ්‍යස්ථානයේ මතුපිට භෞතික විද්‍යාව පිළිබඳ රාජ්‍ය යතුරු රසායනාගාරයේ SF10 කණ්ඩායමේ පර්යේෂක මෙන්ග් ෂෙන්ග්, පශ්චාත් ආචාර්ය පර්යේෂක ගුවාන් මෙන්ග්සු සහ ආචාර්ය උපාධි ශිෂ්‍ය වැන්ග් එන් යන අයගේ මඟ පෙන්වීම යටතේ, බීජිං තාක්ෂණ ආයතනයේ මහාචාර්ය සන් ජියාටාඕ සමඟ සහයෝගයෙන්, ඔවුන් ස්වයං-සංවර්ධිත උද්යෝගිමත් රාජ්‍ය ගතිකත්ව සමාකරණ මෘදුකාංගය TDAP භාවිතා කළහ. දෙවන වර්ගයේ වේල් අර්ධ-ලෝහ WTe2 හි අතිශය වේගවත් ලේසර් සඳහා ක්වාස්ටිපාර්ටිකල් උද්දීපනයේ ප්‍රතිචාර ලක්ෂණ විමර්ශනය කෙරේ.
වේල් ලක්ෂ්‍යය අසල වාහකවල තෝරාගත් උද්දීපනය පරමාණුක කක්ෂීය සමමිතිය සහ සංක්‍රාන්ති තේරීමේ රීතිය මගින් තීරණය වන බව පෙන්වා දී ඇති අතර, එය කයිරල් උද්දීපනය සඳහා සුපුරුදු භ්‍රමණ තේරීමේ රීතියට වඩා වෙනස් වන අතර, රේඛීයව ධ්‍රැවීකරණය වූ ආලෝකයේ සහ ෆෝටෝන ශක්තියේ ධ්‍රැවීකරණ දිශාව වෙනස් කිරීමෙන් එහි උද්දීපන මාර්ගය පාලනය කළ හැකිය (රූපය 2).
වාහකයන්ගේ අසමමිතික උද්දීපනය සැබෑ අවකාශයේ විවිධ දිශාවලට ප්‍රකාශ ධාරා ප්‍රේරණය කරයි, එය පද්ධතියේ අන්තර් ස්ථර ස්ලිප් එකේ දිශාවට සහ සමමිතියට බලපායි. WTe2 හි ස්ථාන විද්‍යාත්මක ගුණාංග, වේල් ලක්ෂ්‍ය ගණන සහ ගම්‍යතා අවකාශයේ වෙන්වීමේ මට්ටම වැනි, පද්ධතියේ සමමිතිය මත බෙහෙවින් රඳා පවතින බැවින් (රූපය 3), වාහකයන්ගේ අසමමිතික උද්දීපනය ගම්‍යතා අවකාශයේ වේල් ක්වාස්ටිපාර්ටිකල් වල විවිධ හැසිරීම් සහ පද්ධතියේ ස්ථාන විද්‍යාත්මක ගුණාංගවල අනුරූප වෙනස්කම් ඇති කරයි. මේ අනුව, අධ්‍යයනය ප්‍රකාශ විද්‍යාත්මක අවධි සංක්‍රාන්ති සඳහා පැහැදිලි අවධි රූප සටහනක් සපයයි (රූපය 4).
ප්‍රතිඵලවලින් පෙනී යන්නේ වේල් ලක්ෂ්‍යය අසල වාහක උද්දීපනයේ කයිරලිටිභාවය කෙරෙහි අවධානය යොමු කළ යුතු බවත්, තරංග ශ්‍රිතයේ පරමාණුක කක්ෂීය ගුණාංග විශ්ලේෂණය කළ යුතු බවත්ය. දෙකෙහි බලපෑම් සමාන නමුත් යාන්ත්‍රණය පැහැදිලිවම වෙනස් වන අතර, එය වේල් ලක්ෂ්‍යවල ඒකීයභාවය පැහැදිලි කිරීම සඳහා න්‍යායාත්මක පදනමක් සපයයි. මීට අමතරව, මෙම අධ්‍යයනයේ දී අනුගමනය කරන ලද පරිගණක ක්‍රමයට අතිශය වේගවත් කාල පරිමාණයකින් පරමාණුක සහ ඉලෙක්ට්‍රොනික මට්ටම්වල සංකීර්ණ අන්තර්ක්‍රියා සහ ගතික හැසිරීම් ගැඹුරින් තේරුම් ගත හැකි අතර, ඒවායේ ක්ෂුද්‍ර භෞතික යාන්ත්‍රණයන් හෙළි කළ හැකි අතර, ස්ථාන විද්‍යාත්මක ද්‍රව්‍යවල රේඛීය නොවන දෘශ්‍ය සංසිද්ධි පිළිබඳ අනාගත පර්යේෂණ සඳහා ප්‍රබල මෙවලමක් වනු ඇතැයි අපේක්ෂා කෙරේ.
ප්‍රතිඵල නේචර් කොමියුනිකේෂන්ස් සඟරාවේ පළ කර ඇත. පර්යේෂණ කටයුතු සඳහා ජාතික යතුරු පර්යේෂණ සහ සංවර්ධන සැලැස්ම, ජාතික ස්වාභාවික විද්‍යා පදනම සහ චීන විද්‍යා ඇකඩමියේ උපායමාර්ගික නියමු ව්‍යාපෘතිය (බී කාණ්ඩය) සහාය දක්වයි.
රූපය 1.a. චක්‍රලේඛ ධ්‍රැවීකරණය වූ ආලෝකය යටතේ ධනාත්මක කයිරලිටි ලකුණ (χ=+1) සහිත වේල් ලක්ෂ්‍ය සඳහා කයිරලිටි තේරීමේ රීතිය; මාර්ගගත ධ්‍රැවීකරණය වූ ආලෝකයේ b. χ=+1 හි වේල් ලක්ෂ්‍යයේ පරමාණුක කක්ෂීය සමමිතිය හේතුවෙන් වරණීය උද්දීපනය.
රූපය 2. a, Td-WTe2 හි පරමාණුක ව්‍යුහ රූප සටහන; b. ෆර්මි මතුපිට අසල කලාප ව්‍යුහය; (c) බ්‍රිලූයින් කලාපයේ ඉහළ සමමිතික රේඛා ඔස්සේ බෙදා හරින ලද පරමාණුක කාක්ෂිකවල කලාප ව්‍යුහය සහ සාපේක්ෂ දායකත්වය, ඊතල (1) සහ (2) පිළිවෙලින් වේල් ලක්ෂ්‍ය අසල හෝ දුරින් උද්දීපනය නියෝජනය කරයි; d. ගැමා-X දිශාව ඔස්සේ කලාප ව්‍යුහය විස්තාරණය කිරීම
FIG.3.ab: ස්ඵටිකයේ A-අක්ෂය සහ B-අක්ෂය දිගේ රේඛීයව ධ්‍රැවීකරණය වූ ආලෝක ධ්‍රැවීකරණ දිශාවේ සාපේක්ෂ අන්තර් ස්ථර චලනය සහ අනුරූප චලන මාදිලිය නිදර්ශනය කර ඇත; C. න්‍යායාත්මක අනුකරණය සහ පර්යේෂණාත්මක නිරීක්ෂණය අතර සංසන්දනය; de: පද්ධතියේ සමමිතික පරිණාමය සහ kz=0 තලයේ ආසන්නතම වේල් ලක්ෂ්‍ය දෙකෙහි පිහිටීම, සංඛ්‍යාව සහ වෙන්වීමේ මට්ටම
රූපය 4. රේඛීයව ධ්‍රැවීකරණය වූ ආලෝක ෆෝටෝන ශක්තිය (?) ω) සහ ධ්‍රැවීකරණ දිශාව (θ) යැපෙන අවධි රූප සටහන සඳහා Td-WTe2 හි ප්‍රකාශ ස්ථල විද්‍යාත්මක අවධි සංක්‍රාන්තිය
පළ කිරීමේ කාලය: සැප්තැම්බර්-25-2023