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控制激子新方法有望催生更节能电子设备

2019-01-09 11:08 来源:科技日报

  科学家发现了控制激子的新方法图片来源:EPFL官网

  据瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)官网近日报道,继首次发现室温下控制激子(exciton)流的方法之后,该校科学家更进一步,找到了新方法来控制激子的某些特性并改变它们产生的光的偏振,有望催生更节能的电子设备。

  当电子吸收光并跃迁到更高能级或能带时,受激的电子在其先前的能带中留下一个“电子空穴”。由于电子带负电荷而空穴带正电荷,两者会通过库仑力结合在一起。这种“电子—空穴对”就被称为激子。

  激子仅存在于半导体和绝缘材料中。它们非凡的特性可以在二维材料内轻松获得。二维材料的基本结构仅几个原子厚,最常见的二维材料是石墨烯和辉钼矿。当二维材料结合在一起时,它们通常会表现出单一材料本身都不具备的量子特性。有鉴于此,EPFL纳米电子与结构实验室(LANES)的科学家将二硒化钨(WSe2)与二硒化钼(MoSe2)结合起来,并对其中的层间激子进行电气控制与偏振切换,揭示了一系列可能应用于高科技的新特性。

  在最新研究中,该团队使用激光产生具有圆偏振的光束,并稍微改变这两种材料的位置,借助激子来改变和调节光的偏振、波长和强度。具体来说,他们通过操纵激子的一个特性——“谷”(“谷电子学”名称的由来)实现了上述目标,“谷”与电子和空穴的极端能量有关,可用于纳米级别信息的编码和处理。

  LANES负责人安德拉斯·基斯说:“让几台采用这种技术的设备相接,将为我们提供一种新的数据处理方法。通过改变给定设备中光的偏振特性,我们可以在与之连接的第二设备中选择一个特定的谷。这类似于从0切换到1或从1切换到0,这正是计算中所采用的基本二进制逻辑。”

  最新研究将催生晶体管能耗与发热更少的新一代电子器件,并成为方兴未艾的“谷电子学”领域的一部分。

(责任编辑:王蔚)

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