Слоёный кристалл учится ловить свет экспресс
Кристалл висмут-селен (Bi₂Se₃) сам по себе симметричен, как аккуратно сложенный бутерброд: переверни — и ничего не изменится. Но стоит слегка повернуть один слой относительно другого — и симметрия ломается. Материал начинает «чувствовать», с какой стороны падает свет, и отзывается электрическим током.
Авторы работы проверили три способа сломать симметрию: поворот слоёв на угол 21,78°, добавление точечного дефекта (удаление атома селена) и приложение внешнего электрического поля. Во всех случаях возникал так называемый сдвиговый ток — постоянный ток, который течёт, пока свет включён. Его величина оказалась сравнима с лучшими двумерными материалами, например GeS.
Такой ток особенно интересен для терагерцового диапазона — между микроволнами и инфракрасным светом. Там мало простых источников и детекторов, а тут сам материал может работать как антенна, преобразующая свет в ток. В перспективе это ведёт к новым солнечным элементам и быстрой оптоэлектронике.
Угол 21,78° — не случайный: при нём два слоя впервые складываются в периодическую сверхрешётку, как два забора с разным шагом, которые совпадают только через несколько пролётов.