Et forskerteam ledet af professor Wang Xianlong og Dr. Wang Pei fra Hefei Institutes of Physical Science of the Chinese Academy of Sciences har opdaget en samtidig negativ fotoledningsevne (NPC) og superledelse i PBSE0,5Te0,5 ved trykinduceret strukturovergang. Undersøgelsen er blevet offentliggjort i Avancerede materialer.
NPC er et unikt fænomen, hvor ledningsevnen af et materiale falder på grund af fangst af ladningsbærere i lokaliserede tilstande, hvilket fører til en reduktion i antallet af frie bærere, hvilket er i strid med den mere almindelige opførsel af positiv fotoledningsevne (PPC).
Selvom NPC har et stort løfte i næste generations halvlederoptoelektronik, og dets anvendelsespotentiale er for nylig nået langt ud over fotodetektion, er fænomenet sjældent rapporteret. Især observeres samtidige NPC og superledningsevne sjældent ved højtryk på grund af manglen på eksperimentelle målefaciliteter in situ.
I denne undersøgelse undersøgte teamet systematisk svaret fra PBSE0,5Te0,5 til trykmodulation under synligt lys og lavtemperaturstimuli ved hjælp af en selvudviklet facilitet. Gennem detaljerede eksperimentelle og teoretiske tilgange undersøgte forskerne, hvordan ændringer i materialets krystal- og elektroniske strukturer påvirkede både dens fotokonduktive og superledende egenskaber.
De fandt, at den trykdrevne PPC-NPC-overgang stammer fra en stærk ikke-quilibriumfordeling af ophidsede bærere. Dette skyldes en forbedret elektron -fonon -interaktion, der er resultatet af den fototermiske virkning, hvilket reducerer bærekoncentrationen og mobiliteten.
Density Functional Theory (DFT) teoriberegninger beviste, at de dramatisk forbedrede P-P- og S-P-hybridiseringer fører til forbedret elektron-fonon-samspil på Fermi-niveau, hvilket letter halvleder-til-superconductorovergangen. Strukturafhængig superledningsevne og NPC kan skiftes ved trykformidlet elektron-fonon-samspil under belysning eller afkøling.
Denne undersøgelse kaster lys over oprindelsen af superkonduktive og fotokonduktive overgange i alsidige materialer af bly -chalcogenider.