Физики обнаружили одновременную отрицательную фотопроводимость и сверхпроводимость
Исследовательская группа под руководством профессора Ван Сяньлуна и доктора Ван Пэя из Хэфэйского института физических наук Китайской академии наук сделала значительное открытие в области физики материалов. Они обнаружили одновременное проявление отрицательной фотопроводимости (NPC) и сверхпроводимости в материале PbSe₀.₅Te₀.₅, вызванное структурным переходом под воздействием давления.
Отрицательная фотопроводимость (NPC) — это редкое явление, при котором проводимость материала уменьшается под воздействием света из-за захвата носителей заряда в локализованных состояниях. Это противоречит более распространенному явлению положительной фотопроводимости (PPC), где проводимость увеличивается под действием света. NPC имеет значительный потенциал для применения в полупроводниковой оптоэлектронике следующего поколения, однако это явление до сих пор мало изучено, особенно в условиях высокого давления.
Исследователи разработали уникальную экспериментальную установку, которая позволила им изучить поведение PbSe₀.₅Te₀.₅ под воздействием давления, видимого света и низких температур.
Они обнаружили, что переход от PPC к NPC вызван сильным неравновесным распределением возбужденных носителей, что связано с усилением электрон-фононного взаимодействия из-за фототермического эффекта. Это приводит к снижению концентрации и подвижности носителей заряда.
Расчеты на основе теории функционала плотности (DFT) подтвердили, что улучшенная гибридизация p–p и s–p орбиталей усиливает электрон-фононное взаимодействие на уровне Ферми, что способствует переходу материала из полупроводникового состояния в сверхпроводящее.
Исследователи также установили, что сверхпроводимость и NPC могут переключаться под воздействием давления, света или температуры благодаря опосредованному электрон-фононному взаимодействию.
Это исследование вносит важный вклад в понимание механизмов сверхпроводимости и фотопроводимости в халькогенидах свинца, открывая новые возможности для разработки функциональных материалов с уникальными свойствами.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Advanced Materials.