在开发出一种在室温下控制激子流动的方法之后，EPFL的科学家们发现了这些准粒子的新特性，这些特性将促使更节能的电子设备产生。这是是第一个在室温下控制激子流动。现在，来自EPFL纳米电子和结构实验室(lane)的科学家们又向前迈进了一步，已经找到了一种方法来控制激子的一些性质并改变激子产生光的偏振。这可以导致新一代的电子器件的晶体管，经历更少的能量损失和散热。科学家们的这一发现是电子学研究新领域的一部分，并于2019年1月4日发表在《自然光子学》上。
博科园-科学科普：激子是当电子吸收光并移动到更高能级时产生的，也就是固体量子物理学中所说的“能带”。这个被激发的电子在它之前的能带上留下一个“电子空穴”。因为电子带负电荷，而空穴带正电荷，所以它们被一个叫做库仑力的静电力束缚在一起。这个电子-电子空穴对被称为激子。
前所未有的量子特性
激子只存在于半导体和绝缘材料中，在基本结构只有几个原子厚的二维材料中，可以很容易地获得它们非凡的性质，这类材料最常见的例子是碳和钼矿。当这类二维材料结合在一起时，它们往往表现出两种材料都不具备的量子特性。因此，EPFL的科学家们将钨二硒化钨(WSe2)和钼二硒化钼(MoSe2)结合起来，揭示了具有一系列可能的高科技应用新特性。利用激光产生具有圆偏振的光束，并将两种二维材料的位置稍作改变，形成云纹图案，利用激子来改变和调节光的偏振、波长和强度。
图片：Mediacom
从一个山谷到另一个山谷
科学家们通过操纵激子的一种属性（它们的“谷”）实现了这一点，谷与电子和黑洞的能量极值有关。这些山谷（valleytronics这个名字的由来）可以用来在纳米级别上编码和处理信息。lane负责人安德拉斯•基斯(Andras Kis)表示：将几台采用这种技术的设备连接起来，将为我们提供一种处理数据的新方法。通过改变一个特定设备的光偏振，可以在第二个连接到它的设备上选择一个特定的山谷。这类似于从0到1或从1到0的转换，这是计算中使用的基本二进制逻辑。
博科园-科学科普｜研究/来自：洛桑联邦理工学院
Sarah Perrin, Ecole Polytechnique Federale de Lausanne
参考期刊文献:《Nature Photonics》
论文DOI：10.1038/s41566-018-0325-y
发表于 2019-2-3 18:53
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