Разработан метод управления устройствами волитроники
Перспективный новый путь к технологиям волитроники (valleytronics) открыт исследованиями, которые проводились в отделе материаловедения Berkeley Lab под руководством специалиста в области физики конденсированных сред Фэн Вана (Feng Wang). Этому достижению посвящена публикация в журнале Science.
В волитронике электроны движутся по решетке двумерного полупроводника (дихалькогениды переходных металлов, MX2) как волна между двумя «долинами» — локальными минимумами энергии. Каждая долина характеризуется собственным квантовым числом, которое можно использовать для кодирования информации.
Новая работа впервые продемонстрировала, что хорошо изученное явление — оптический эффект Старка (энергетический сдвиг в двухуровневой системе под действием нерезонансного лазерного излучения) — может быть использовано для селективного контроля экситонов (фотовозбужденных пар электрон-дырка) в различных энергетических «долинах».
«Наша методика, базирующаяся на применении фемтосекундных лазерных импульсов с круговой поляризацией для избирательного контроля степеней свободы „долин“, открывает возможность сверхскоростного манипулирования долинными экситонами для приложений квантовой информатики», — отметил Ван.
Измеренное время переноса заряда составило менее 50 фемтосекунд, что делает материалы MX2 прямыми соперниками графена. Ван и его коллеги управляли экситонами, генерируя лазером сверхскоростные интенсивные псевдомагнитные поля в треугольных монослоях WSe2.
Подобно спинтронике, волитроника обеспечивает огромный выигрыш в производительности обработки данных, в сравнении с классической электроникой, основанной на перемещении зарядов. В то же время, квантовые волны менее подвержены магнитному воздействию, чем спин, благодаря чему волитронные устройства отличаются повышенной стабильностью.