麥吉爾大學的研究人員對鈣鈦礦的工作有了新的見解。鈣鈦礦是一種半導體材料，具有制造高效率，低成本太陽能電池以及一系列其他光學和電子設備的廣闊前景。

鈣鈦礦在過去十年中引起了人們的注意，因為即使材料的晶體結構存在缺陷，它們也可以充當半導體。鈣鈦礦的特殊性在于，要使大多數(shù)其他半導體正常工作，就需要嚴格且昂貴的制造技術來生產(chǎn)盡可能無缺陷的晶體。麥吉爾團隊在發(fā)現(xiàn)鈣鈦礦如何實現(xiàn)這一新方法的奧秘方面邁出了一步，這等于發(fā)現(xiàn)了一種新的物質(zhì)狀態(tài)。

從歷史上看，人們一直在使用完美晶體的體半導體。現(xiàn)在，突然之間，這種不完美的軟晶體開始在從光伏到LED的半導體應用中起作用，資深作者PatanjaliKambhampati解釋說。這就是我們研究的出發(fā)點：有缺陷的東西如何以完美的方式工作？

鈣鈦礦晶體晶格的變形之后，形成激子“量子滴”。

量子點，但不是我們所知道的

在5月26日于《物理評論研究》上發(fā)表的一篇論文中，研究人員發(fā)現(xiàn)，在整體鈣鈦礦晶體中發(fā)生了一種稱為量子限制的現(xiàn)象。到目前為止，僅在幾納米大小的顆粒中觀察到了量子限制-平板電視成名的量子點就是一個備受贊譽的例子。當粒子如此小時，它們的物理尺寸會以某種方式限制電子的移動，從而賦予粒子與相同材料的較大塊截然不同的特性-可以微調(diào)特性以產(chǎn)生有用的效果，例如發(fā)射光。精確的顏色。

研究人員使用狀態(tài)分解泵浦/探針光譜學技術發(fā)現(xiàn)，在塊狀溴化銫銫鈣鈦礦晶體中會發(fā)生類似的限制。換句話說，他們的實驗發(fā)現(xiàn)了鈣鈦礦片中明顯大于量子點的類量子點行為。

令人驚訝的結果導致意外發(fā)現(xiàn)

這項工作建立在較早的研究基礎之上，該研究確定鈣鈦礦雖然在肉眼看來是固體物質(zhì)，但具有某些通常與液體有關的特征。這種液固二元性的核心是原子晶格，該晶格能夠響應自由電子的存在而變形。Kambhampati與蹦床進行了比較，該蹦床吸收了扔入其中心的巖石的沖擊力。正如蹦床最終使巖石停滯不前一樣，鈣鈦礦晶格的扭曲（一種稱為極化子形成的現(xiàn)象）被認為對電子具有穩(wěn)定作用。

雖然蹦床的類比暗示了能量的逐漸消散與系統(tǒng)從激發(fā)態(tài)返回到更穩(wěn)定態(tài)的過程一致，但泵浦/探針光譜數(shù)據(jù)實際上卻相反。令研究人員驚訝的是，他們的測量結果顯示，極化子形成后能量整體增加。

Kambhampati說，提高了能量的事實表明了新的量子力學效應，就像量子點一樣，量子局限。他解釋說，在電子的尺度上，蹦床中的巖石是一個激子，一個原子的束縛配對。電子及其處于激發(fā)態(tài)時留下的空間。

極化子的作用是將一切限制在一個空間明確的區(qū)域內(nèi)。我們小組能夠證明的一件事是，極化子與激子混合形成看起來像量子點的物質(zhì)。從某種意義上講，它就像一個量子點。液體量子點，我們稱之為量子滴。我們希望探索這些量子滴的行為將使人們對如何設計耐缺陷的光電材料有更好的了解。