Ученые Университета ИТМО выяснили, что нейтрально заряженные квазичастицы — экситоны — в полупроводнике под действием перпендикулярного магнитного поля ведут себя так же, как электроны в классическом эффекте Холла. Открытие упростит изучение таких экзотических форм материи, как Бозе-Эйнштейновский конденсат. Результаты исследования опубликованы в Physical Review Letters.
Чтобы получить классический эффект Холла, к пластине из полупроводника или металла, по которой течет электрический ток, нужно приложить перпендикулярно направленное магнитное поле. Тогда все электроны отклонятся в одну сторону, создав там отрицательный заряд. Соответственно, другая сторона будет иметь положительный заряд, в результате чего между правым и левым торцами пластины возникнет напряжение.
Физикам ИТМО удалось обнаружить аналогичный эффект, но для составных нейтральных квазичастиц — экситонов. Он возникает при воздействии лазера на пластину полупроводника, например, арсенида галлия, в присутствии магнитного поля. Новое явление получило название «аномальный экситонный эффект Холла».
«Если взять пленку полупроводникового материала и посветить на нее лазерным лучом под углом, то можно создать направленный поток экситонного газа. Теперь к нашей пленке приложим перпендикулярное магнитное поле. Облачко экситонов отклонится в одну сторону. Так мы получили полный аналог эффекта Холла, но для нейтрально заряженных составных квазичастиц», — рассказывает аспирант Нового Физтеха Университета ИТМО Валерий Козин.
Этот эффект поможет разделять светлые и темные экситоны. При образовании экситонного газа часть экситонов являются «светлыми», так как, схлопываясь, они излучают свет. Другие экситоны, называемые «темными», прекращают свое существование без испускания света. Изучать и получать их намного сложнее, ведь «рождаются» оба вида квазичастиц вместе. Предложенный метод отделения светлых от темных экситонов решит эту проблему.
Валерий Козин признается, что открытый учеными эффект пока вряд ли найдет столь же широкое применение в быту, как известный эффект Холла, используемый в каждом смартфоне. Однако настаивает, что полученные результаты являются важными для ученых, которые исследуют экситоны. По сравнению с обычными атомами экситоны значительно упрощают процесс изучения таких удивительных и сложных состояний материи, как Бозе-Эйнштейновский конденсат.
Информация и фото предоставлены пресс-службой Университета ИТМО
