二硒化鎢、鉬結合控制激子 製造更節能電晶體

1月7日,瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)官網稱,在開發了一種在室溫下控制激子流的方法之後,EPFL的科學家們找到了新方法來控制激子的某些特性並改變它們所產生的光的偏振,有望催生更節能的電子設備。他們是第一個在室溫下控制激子流的人。

洛桑聯邦理工學院科學家發現了控制激子的新方法

EPFL納米電子和結構實驗室(LANES)的科學家團隊是第一個能夠在室溫下控制激子流,現在他們發現的新技術可能會導致新一代電子器件的電晶體經歷較少的能量損失和散熱。科學家們的發現構成了一個新的研究領域,被稱為穀電子學(valleytronics)的一部分,並剛剛發表在《自然光子學》上。

當一個電子吸收光並躍遷到一個更高的能級,即固體量子物理學中所稱的“能帶”時,就會產生激子。這個受激發的電子在其先前的能帶中留下一個“電子空穴”。由於電子帶負電荷,而空穴帶正電荷,所以兩個電子會被稱為庫侖力的靜電力束縛在一起。這種“電子—空穴對”就被稱為激子。

激子只存在於半導體和絕緣材料中,它們的特殊性質可以在二維材料中輕鬆獲得。二維材料是基本結構只有幾個原子厚的材料。這種材料最常見的例子是石墨烯和輝鉬礦。

當這種二維材料結合在一起時,它們往往會表現出兩種材料各自都不具備的量子特性。因此,EPFL工程學院的科學家將二硒化鎢(WSe2)和二硒化鉬(MoSe2)結合起來,並對其中的層間激子進行電氣控制與偏振切換,揭示了一系列可能應用於高科技的新特性。

在最新研究中,該團隊利用鐳射產生圓偏振光束,並稍微改變兩種二維材料的位置,形成莫爾條紋,從而可以利用激子改變和調節光的偏振、波長和強度。具體來說,他們通過操縱激子的一個特性——“穀”(“穀電子學”名稱的由來)實現了上述目標,“穀”與電子和空穴的極端能量有關,可用于納米級別資訊的編碼和處理。

LANES的負責人AndrasKis說:“將幾台採用這種技術的設備連接起來,將為我們提供一種處理資料的新方法。”“通過改變給定設備中光的偏振特性,我們可以在連接到它的第二個設備中選擇一個特定的穀。這類似於從0切換到1或從1切換到0,這正是計算中使用的基本二進位邏輯。”

 

 

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