Угол поворота муаровой решетки контролирует переключение поляризации долины в гетероструктурах.

Важные новости

«Угол

Характеристика устройства hBL WSe2/WS2. Фото: Science Advances

В исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, профессор Ван Цан из Института физики Китайской академии наук и профессор Сюй Сюлай из Пекинского университета впервые продемонстрировали зависимость переключения поляризации долины и степени поляризации от муараé период с помощью твист-инженерии в электрически контролируемых гетеробислоях дихалькогенидов переходных металлов (hBL).

Ван-дер-Ваальсовые (vdW) hBL привлекли большое внимание благодаря своей структуре электронных энергетических зон и разнообразным физическим свойствам для потенциальных оптоэлектронных приложений на основе долин. Муаровый узор между различными монослоями в VdW-гетероструктурах естественным образом приводит к наноразмерному периодическому потенциалу, который обеспечивает уникальную возможность реализовать следующее поколение устройств Valleytronic.

Твист-инженерия — мощный инструмент для управления степенью долины свобода межслоевых экситонов (IX). Это обеспечивает дополнительную свободу управления экситонным потенциалом, тем самым улучшая управляемость свойств долины. Однако зависящее от угла закручивания управление экситонным потенциалом и поляризацией долины в электрически управляемых гетероструктурах не исследовано.

В этом исследовании исследователи продемонстрировали, что поляризацию долины IX можно эффективно контролировать, регулируя угол поворота. Как степень круговой поляризации (DCP), так и переключение поляризации электрически контролируются в изготовленных гетероструктурных устройствах WSe2/WS2 с различными периодами муара, определяемыми углом закручивания.

  • Угол закрутки в муареé контролирует переключение поляризации долины в гетероструктурах

    Электрическое управление IX в устройстве с θ≈0°. Авторы и права: Прогресс науки

  • Угол поворота в муаровой решетке контролирует переключение поляризации в гетероструктурах

    Поляризационные свойства, зависящие от угла поворота. Фото: Научные достижения

Физические механизмы зависимости DCP от угла закручивания были экспериментально изучены как с внутрислоевой, так и с межслоевой точки зрения. Более низкий межслоевой экситонный потенциал в локальных минимумах, вызванный большим периодом муара, приводит к удержанию большего количества экситонов, что приводит к усилению DCP.

Кроме того, увеличение внутрислойных электронно-дырочных (e-h) обменных взаимодействий под большим углом приводит к уменьшению времени жизни внутрислойной долины и уменьшению начальной внутрислойной поляризации долины, что в конечном итоге приводит к уменьшению поляризации межслоевой долины.

Рассмотрев зависимость разности экситонных потенциалов от периода муара, теоретические расчеты, основанные на теории первых принципов, показывают, что разница экситонных потенциалов между двумя минимумами увеличивается с увеличением угла закручивания, что приводит к более высокому внешнему смещению. для устройств с большим углом поворота для переключения поляризации.

Основываясь на этом переключении поляризации, исследователи также продемонстрировали устройство кодирования с адресацией долины, которое обеспечивает платформу для будущей энергонезависимой памяти.

Дополнительная информация: Даньцзе Дай и др., Переключение поляризации долины в зависимости от угла поворота в гетероструктурах, Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.ado1281

Информация журнала: Достижения науки

Предоставлено Китайской академией наук

Новости сегодня

Последние новости