गैर-शून्य गति वाले एक्साइटॉन का संघनन तथाकथित चार्ज घनत्व तरंगों (सीडीडब्ल्यू) को जन्म दे सकता है। यह घटना सामग्रियों के एक आकर्षक नए क्वांटम चरण में संक्रमण को प्रेरित कर सकती है, जिसे एक्साइटोनिक इन्सुलेटर के रूप में जाना जाता है।
शंघाई जिओ टोंग विश्वविद्यालय और अन्य संस्थानों के शोधकर्ताओं ने हाल ही में एक अध्ययन किया है जिसमें इस संभावना की खोज की गई है कि यह धातु-इन्सुलेटर संक्रमण परमाणु रूप से पतले अर्ध-धात्विक एचएफटीई 2 में हो सकता है । प्रकृति भौतिकी में उल्लिखित उनकी टिप्पणियों ने परमाणु रूप से पतली सामग्री में संभावित एक्सिटोनिक सीडीडब्ल्यू और धातु-इन्सुलेटर संक्रमण का खुलासा किया।
"सामग्रियों में सीडीडब्ल्यू के गठन में विभिन्न तंत्र होते हैं (उदाहरण के लिए, फर्मी सतह नेस्टिंग, जाली विकृतियां इत्यादि) और अन्य सीडीडब्ल्यू गठन तंत्रों का बहिष्कार एक एक्सिटोनिक इन्सुलेटर के अस्तित्व की पहचान करने की कुंजी है," पेंग चेन, संबंधित लेखक पेपर, nvacreator.online को बताया।
"हमारी शोध टीम ने पहले इस नवीन घटना का पता लगाने के लिए TiSe 2 और ZrTe 2 सहित द्वि-आयामी संक्रमण धातु डाइक्लोजेनाइड्स पर अध्ययनों की एक श्रृंखला आयोजित की थी । दुर्भाग्य से, गणना किए गए फोनन फैलाव में जाली विरूपण अभी भी प्रमाणित है, हालांकि यह मुख्य ड्राइविंग नहीं हो सकता है इन सामग्रियों में बल।"
अपने पिछले कार्यों के आधार पर, शोधकर्ताओं ने सीडीडब्ल्यू के अस्तित्व और एक अन्य सामग्री, अर्थात् एचएफटीई 2 की पतली फिल्मों में एक धातु-इन्सुलेटर संक्रमण की जांच की । इन दोनों घटनाओं का सफलतापूर्वक अवलोकन करने के बाद, उन्होंने अपने अवलोकनों को मान्य करने के लिए फ़ोनन गणनाएँ कीं।
सबूत है कि परमाणु रूप से पतला हेफ़नियम टेलुराइड एक एक्साइटोनिक इन्सुलेटर है
अलग-अलग वाहक सांद्रता के साथ एचएफटीई 2 पतली फिल्मों के संक्रमण तापमान का चरण आरेख । श्रेय: गाओ एट अल
इन गणनाओं से पता चला कि सिंगल-लेयर एचएफटीई 2 संरचनात्मक अस्थिरता प्रदर्शित नहीं करता है। इसके अलावा, रमन और एक्स-रे विवर्तन माप ने किसी भी महत्वपूर्ण जाली विकृतियों का खुलासा नहीं किया, इस प्रकार एकल-परत एचएफटीई 2 में धातु-इन्सुलेटर संक्रमण की इलेक्ट्रॉनिक उत्पत्ति के लिए मजबूत सबूत प्रदान किए गए ।
पेंग ने बताया, "एक्सिटॉन संघनन की एक उल्लेखनीय विशेषता फर्मी सतह के पास वाहक एकाग्रता के प्रति संवेदनशीलता है।" "वाहकों की एक छोटी संख्या और एन-प्रकार और पी-प्रकार दोनों वाहकों की संतुलित सांद्रता सैद्धांतिक रूप से एक्साइटन संघनन को लाभ पहुंचा सकती है। हमने पाया कि एन-प्रकार डोपिंग की एक छोटी मात्रा ने एकल-परत एचएफटीई 2 के संक्रमण तापमान में काफी वृद्धि की है , जो अन्य प्रकार के संक्रमण तंत्र जैसे पीयरल्स-प्रकार सीडीडब्ल्यू से भिन्न है।"
पेंग और उनके शोधकर्ताओं द्वारा एकत्र किए गए हालिया निष्कर्षों से पता चलता है कि परमाणु रूप से पतला एचएफटीई 2 पूरी तरह से इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण मूल के साथ प्राकृतिक ठोस में पहला ज्ञात एक्सिटोनिक इन्सुलेटर हो सकता है। शोधकर्ताओं ने अब तक विभिन्न गणनाओं और विश्लेषणों के माध्यम से अपने परिणामों को मान्य किया है।
सबूत है कि परमाणु रूप से पतला हेफ़नियम टेलुराइड एक एक्साइटोनिक इन्सुलेटर है
विभिन्न मोटाई वाली एचएफटीई 2 पतली फिल्मों का एआरपीईएस स्पेक्ट्रा और मोनोलेयर फिल्मों में जाली स्थिरता के प्रायोगिक साक्ष्य। श्रेय: गाओ एट अल
पेंग ने कहा, "भौतिक आयाम को कम करके, फर्मी स्तर के आसपास स्क्रीनिंग प्रभाव को कम किया जा सकता है जिससे एक्साइटन संघनन को लाभ होता है।" "हमने आणविक बीम एपिटैक्सी द्वारा सिंगल-लेयर और मल्टी-लेयर एचएफटीई 2 पतली फिल्मों को सफलतापूर्वक तैयार किया। कोण-समाधान फोटो उत्सर्जन स्पेक्ट्रोस्कोपी माप से धातु-इन्सुलेटर संक्रमण का पता चला जब मोटाई तीन परतों से कम थी। वैलेंस बैंड टॉप ने एक फ्लैट बैंड का गठन किया कम तापमान, फर्मी सतह के पास एक अंतराल खोल रहा है। इसके अतिरिक्त, बिंदु के पास मुड़े हुए बैंड दिखाई देते हैं, जो सीडीडब्ल्यू गठन की एक विशिष्ट विशेषता है।"
इस शोध दल द्वारा खोजा गया नया एक्साइटोनिक इंसुलेटर एक्साइटोनिक इंसुलेटिंग राज्यों और अन्य ऑर्डरिंग (उदाहरण के लिए, टोपोलॉजी और स्पिन-सहसंबंधित राज्यों) के बीच बातचीत से उत्पन्न होने वाले विदेशी क्वांटम प्रभावों पर ध्यान केंद्रित करने वाले अतिरिक्त अध्ययनों की नींव रख सकता है। अपने भविष्य के काम में, पेंग और उनके सहयोगियों ने इसके अंतर्निहित भौतिकी को बेहतर ढंग से समझने के लिए आगे देखे गए क्वांटम इंसुलेटर चरण की जांच करने की योजना बनाई है।
पेंग ने कहा, "सुपरकंडक्टर्स में पारंपरिक कूपर जोड़े के विपरीत, एक्सिटॉन में बड़ी बाध्यकारी ऊर्जा होती है, जो उन्हें उच्च तापमान पर संक्षेपण के लिए अनुकूल बनाती है।" "इसलिए, उच्च तापमान सुपरकंडक्टिविटी और सुपरफ्लुइडिटी जैसी घटनाओं को समझने के लिए एक्साइटोनिक इंसुलेटर का अध्ययन बहुत महत्वपूर्ण है। चूंकि एक्सिटॉन का गठन वाहक और बैंड गैप की संख्या के प्रति बहुत संवेदनशील है, बाहरी उत्तेजनाएं जैसे इलेक्ट्रिक गेटिंग या स्ट्रेन वाहक एकाग्रता या बैंड संरचना और इस प्रकार इलेक्ट्रॉन-छेद सुसंगतता के ऑर्डर पैरामीटर को नाजुक ढंग से नियंत्रित करने के लिए उपयोग किया जाता है।"
