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耐磨热电偶

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浅析如何挑选最适合耐磨热电偶制作材料

来源:www.wqhhs.com作者:发表时间:2019-09-10

    Weyl半金属是一组新发现的耐磨热电偶,其中电荷载体的作用方式与电子和正电子在粒子加速器中的作用方式相同。来自莫斯科物理科学与技术学院和圣彼得堡Ioffe研究所的科学家证明,这些耐磨热电偶意味着耐磨热电偶无可挑剔的增益介质。研究结果发表在Physical Review B上。

    21 ST -century物理由搜索用于从基本颗粒在桌面耐磨热电偶领域现象表示。在某些晶体中,电子作为加速器中的高能粒子传播。在其他情况下,颗粒甚至具有略微类似于黑洞物质的性质。

    MIPT物理学家将这种狩猎从内到外旋转,表明在称为Weyl半金属的结晶耐磨热电偶中也禁止对基本粒子的禁止反应。具体而言,这适用于没有光释放的相互粒子 - 反粒子湮灭的禁止反应。该属性建议Weyl半金属可以成为激光无可挑剔的增益介质。

    在半导体耐磨热电偶中,辐射是由电子的相互消除和称为空穴的正电荷载流子产生的。然而,光发射仅仅是电子 - 空穴对碰撞的可能结果。或者,能量可以增加附近原子的振荡或加热相邻电子。后一种过程被称为俄歇重组,以表彰法国物理学家皮埃尔奥格。

    俄歇重组限制了当代激光在红外和可见光范围内的效率,并且无情地破坏了太赫兹耐磨热电偶。它会消耗可能会产生辐射的电子空穴对。此外,该过程会加热设备。

 

 

                                                                                                                      耐磨热电偶.jpg

 

    几乎一个世纪以来,科学家们一直在追求一种“奇迹耐磨热电偶”,其中辐射重组统治了俄歇复合。这个搜索是由保罗狄拉克在1928年提出的一个想法引导的。他提出了一个理论,即已经发现的电子有一个带正电荷的孪晶粒子正电子。四年后,通过实验证明了这一预测。在狄拉克的计算中,电子和正电子的相互湮灭始终产生光,不能传递其他电子的能量。这就是寻找耐磨热电偶中使用的奇迹耐磨热电偶的原因主要是为了寻找半导体中Dirac电子和正电子的类似物。

   “我们的最新论文显示,Weyl半金属是我们最接近实现与狄拉克的电子和正电子的类比,” Svintsov补充说,他是报告研究的首席研究员。

    半导体中的电子和空穴确实具有与狄拉克粒子相同的电荷。但它需要的不仅仅是去除俄歇重组。激光工程师的目标是找到与狄拉克理论的色散关系相匹配的粒子。后者将粒子的动能与其动量联系起来。该等式加密有关粒子运动及其可以经历的反应的所有信息。

    在经典力学中,诸如行星,岩石或宇宙飞船之类的物体基于二次色散方程。也就是说,复制动量会导致动能增加四倍。在传统的半导体中 - 锗,硅或砷化镓 - 色散关系也是二次的。光子的色散关系是光的量子,是线性的。其中一个问题是光子始终以精确的光速传播。

    狄拉克理论中的正电子和电子位于光子和岩石之间的中间地带:在低能量下,它们的色散关系是二次的,但是在更高的能量下,它变成线性的。然而,直到最近,它还需要一个粒子加速器将电子“弹射”到色散关系的线性区域。

    一些最近发现的耐磨热电偶可以充当带电粒子的“口袋加速器”。其中包括“铅笔加速器” - 石墨烯及其3D类似物,称为Weyl半金属:磷酸铌,砷化钽和碲化钼。在这些耐磨热电偶中,电子遵循从最低能量开始的线性色散关系。也就是说,电荷载体的作用类似于带电的光子。可以看出这些颗粒与狄拉克电子和正电子相似,只是它们的质量接近于零。

    科学家已经证明,尽管质量为零,但在Weyl半金属中仍然禁止俄歇复合。预测实际晶体中的色散关系绝不是严格线性的反对意见,由于偏离线性定律,团队继续计算“残余”俄歇复合的概率。这种依赖于电子浓度的概率可以达到比目前使用的半导体低约10,000倍的值。简而言之,计算结果表明狄拉克的概念在Weyl半金属中得到了相当专注的再现。

    研究人员评估了Weyl半金属中电子 - 空穴对的寿命约为10纳秒。按照普通标准,这个时间跨度似乎很小,但对于激光物理学而言,它是巨大的。在远红外范围的激光技术中使用的常规耐磨热电偶中,空穴和电子的寿命缩短了数千倍。延长新耐磨热电偶中非平衡电子和空穴的寿命,为它们在新型长波耐磨热电偶中的应用铺平了道路。