激子晶体管突破工作温度瓶颈光电设备遇机遇

作者:新万博体育买球   来源:http://www.psc2010.com    栏目: 买球万博app    日期:2018-12-06

  《自然》(Nature)杂志7月25日载文称,瑞士洛桑理工学院(Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne,简称EPFL)的研究团队,用两种二维材料(二硒化钨和二硫化钼)作半导体材料,发明了一种基于激子的晶体管。激子晶体管可以在室温条件下正常工作,这或许会对下一代电子产品产生革命性影响。

  目前,激子科学是除光子学和自旋电子学外最具应用前景的新研究领域之一。EPFL纳米电子与结构实验室(LANE)负责人安德鲁斯奇斯(Andras Kis)说:“通过控制激子,我们发现了一种全新的电子学方法。虽然对这个新领域了解有限,但这并不妨碍我们见证一个全新时代的来临。”

  激子实际上是一种准粒子,这是一个用于描述组成特定物质的粒子之间的相互作用而非物质本身的术语。根据能带理论,电子和电子空穴之间的复杂相互作用可以形成激子。将其放在电路中简单而言,即光子在出入电路的过程中,在电路内部会产生激子。

  由于学界过去曾认为激子的能量过于脆弱,寿命太短,且产生和作用条件苛刻(-173 ℃),所以有关激子在电子电路中的性质的研究也是近期才逐渐展开的。EPFL的研究人员德米特里乌诺切克(Dmitrii Unuchek)、阿尔伯托奇亚罗奇(Alberto Ciarrocchi)、艾哈迈德阿瓦萨尔(Ahmet Avsar)和奇斯等利用二硒化钨和二硫化钼作为半导体材料,实现了激子寿命的延长及其自由移动。奇斯解释说:“这两种材料中的激子表现出一种强静电键,且在室温下稳定性较好。”此外,奇斯等与日本研究人员谷口隆(Takashi Taniguchi)和渡边贤二(Kenji Watanabe)合作,通过用氮化硼保护半导体层,进一步延长了激子寿命。

  奇斯等在激子研究中取得的突破为光电设备的制造奠定了基础。光电设备尺寸更小、运行速度更快、且能耗更低。此外,这一成果还有望将光传输和电子数据处理系统集成到同一设备中,从而提高效率。

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