`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Как изменилось финансирование ИТ-направления в вашей организации?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Леонид Бараш

Веллитроника становится на шаг ближе к реальности

+11
голос

Ученые из Национальной лаборатории Лоуренса, г. Беркли, (Berkeley Lab) сделали большой шаг к практическому применению "веллитроники" (valleytronics), которая является новым типом электроники, могущей привести к более быстрым и эффективным системам компьютерной логики и чипам хранения данных в устройствах следующего поколения.

Как сообщили в журнале Nature Nanotechnology, ученые впервые экспериментально продемонстрировано способность электрически генерировать и управлять долинными электронами в двумерном полупроводнике.

Электроны названы долинными потому, что они несут в себе долинную "степень свободы". Это новый способ использовать электроны для обработки информации в дополнение к использованию других степеней свободы электрона, которыми являются квантовый спин в устройствах спинтроники и заряд в обычной электронике.

Более конкретно, электронные долины относятся к энергетическим пикам и впадинам (долинам) в электронных зонах. Двумерный полупроводник, называемый дихалькогенидом переходных металлов (TMDC), имеет две различимых долины с противоположными спином и импульсом. Из-за этого материал пригоден для веллитронных устройств, в которых обработка и хранение информации может быть осуществлена селективным заселением одной долины или другой.

Тем не менее, разработка веллитронных устройств требует электрического контроля над популяцией долинных электронов, шаг, который оказался до сих пор очень сложным для достижения.

Теперь ученые из Berkeley Lab экспериментально продемонстрировали способность электрически генерировать и управлять долинными электронами в TMDC. Это особенно важно потому, что TMDC считаются более подходящими для изготовления устройств, чем другие полупроводники, которые обладают долинными свойствами.

«Это первая демонстрация электрического возбуждения и управления долинными электронами, которая позволит ускорить разработку следующего поколения электроники и информационных технологий», - говорит Сян Чжан (Xiang Zhang), который возглавлял это исследование и является директором отдела материаловедения в Berkeley Lab.

Исследование ученых может привести к новому типу электроники, использующую все три степени свободы, - заряд, спин и долину, которые вместе могли бы закодировать в электроне восемь бит информации вместо двух в современной электронике. Это означает, что будущие компьютерные чипы могли бы обрабатывать больше информации с меньшим количеством мощности, что позволяет разработать более быстрые и энергоэффективные компьютерные технологии.

«Веллитронные устройства перспективны для преобразования высокоскоростных телекоммуникаций и разработки устройств с низким энергопотреблением», - сказал Е (Ye), научный сотрудник в группе Чжана и ведущий автор статьи.

Ученые продемонстрировали свой подход путем связывания ферромагнитного полупроводника в качестве материала-хозяина с монослоем TMDC. Инжекция электронного спина из ферромагнитного полупроводника локализовала носители заряда в долине с одним импульсом в монослое TMDC.

Важно отметить, что ученые смогли электрически возбуждать и ограничивать носители заряда только в одной из двух наборов долин. Это было достигнуто за счет манипулирования поляризацией инжектированного спина носителей, при которой спин и долина были заперты вместе в монослое TMDC.

Два набора долин излучают свет различной круговой поляризации. Ученые наблюдали этот циркулярно поляризованный свет, который подтвердил, что они успешно электрически индуцировали и управляли долинными электронами в TMDC.

«Наше исследование решило две основные задачи для веллитронных устройств. Первая – это электрическое ограничение электронов в долине с одним импульсом. Вторая – определение результирующего долиннополяризованного тока посредством электролюминесценции с круговой поляризацией, - сказал Е. - Наши прямая электрическая генерация и управление долинными носителями заряда в TMDC, открывают новые горизонты в использовании как спиновых, так и долинных степеней свободы для следующего поколения электроники и вычислительной техники».

Веллитроника становится на шаг ближе к реальности

Эта схема показывает монослой TMDC в сочетании с ферромагнитным полупроводником-хозяином, которая представляет собой экспериментальный подход, разработанный учеными из Berkeley Lab, могущий привести к веллитронным устройствам. Долинную поляризацию можно непосредственно определить из спиральности излучаемой электролюминесценции, показанной оранжевой стрелкой, как результат электрически инжектированных спин-поляризованных дырок в монослой TMDC, показанных синей стрелкой. Черная стрелка указывает направление приложенного магнитного поля

+11
голос

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT