控制激子新方法有望催生更節能電子設備 揭示應用于高科技的新特性

據瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)官網近日報道，繼首次發現室溫下控制激子(exciton)流的方法之后，該校科學家更進一步，找到了新方法來控制激子的某些特性并改變它們產生的光的偏振，有望催生更節能的電子設備。

當電子吸收光并躍遷到更高能級或能帶時，受激的電子在其先前的能帶中留下一個“電子空穴”。由于電子帶負電荷而空穴帶正電荷，兩者會通過庫侖力結合在一起。這種“電子—空穴對”就被稱為激子。

激子僅存在于半導體和絕緣材料中。它們非凡的特性可以在二維材料內輕松獲得。二維材料的基本結構僅幾個原子厚，最常見的二維材料是石墨烯和輝鉬礦。當二維材料結合在一起時，它們通常會表現出單一材料本身都不具備的量子特性。有鑒于此，EPFL納米電子與結構實驗室(LANES)的科學家將二硒化鎢(WSe2)與二硒化鉬(MoSe2)結合起來，并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于高科技的新特性。

在最新研究中，該團隊使用激光產生具有圓偏振的光束，并稍微改變這兩種材料的位置，借助激子來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——“谷”(“谷電子學”名稱的由來)實現了上述目標，“谷”與電子和空穴的極端能量有關，可用于納米級別信息的編碼和處理。

LANES負責人安德拉斯·基斯說：“讓幾臺采用這種技術的設備相接，將為我們提供一種新的數據處理方法。通過改變給定設備中光的偏振特性，我們可以在與之連接的第二設備中選擇一個特定的谷。這類似于從0切換到1或從1切換到0，這正是計算中所采用的基本二進制邏輯。”

最新研究將催生晶體管能耗與發熱更少的新一代電子器件，并成為方興未艾的“谷電子學”領域的一部分。