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製作實用的valleytronics設備

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科技產業資訊室 - 黃松勳 發表於 2018年12月21日

圖、製作實用的valleytronics設備
 
在Science期刊上報導,美國賓州大學利用谷自由度(valley degree of freedom)操縱電子在雙層石墨烯材料上的行進,並以顏色編碼來限制電子在相同顏色的道路上行駛,所以藍色電子必須變成紅色電子才能在紅色道路上行進。道路的顏色編碼由波導的拓撲結構控制墊子的動量,透過谷間散射來變換行進道路,是一種新的機制來控制電子流動。
 
電子行進的道路(線路)是利用最先進的電子束光刻方式,由高精度的閘來形成的電子波導。道路的顏色編碼是由波導的拓撲結構控制,類似於不同國家的左駕駛和右駕駛規則,利用谷間散射(inter-valley scattering)改變電子的動量,進而控制其行進方向。對於利用動量來操縱電子的方法及稱為谷自由度。
 
拓撲谷閥門,是使用一種新的機制來控制電子流動,稱為谷電子(valleytronic),是電子學領域的一部分。在實驗中,研究人員藉由控制拓撲結構中谷動量來鎖定電子運動。以及利用分速器控制電子轉彎流量,如控制電子向右或向左轉的百分比,其中一向調整為60%,而另一向為40%。
 
目前設備是運行在極低溫度的情況下,研究人員的下一個挑戰是將設備建構在室溫下運行,並希望將雙層石墨烯上的應用,擴展至其它二維材料上,如六方氮化硼,建立在拓撲的基礎下,使電子可以穿梭到要去的地方,都沒有任何阻力。(512字;圖1)


參考資料:
New traffic rules in 'Graphene City'. Science Daily,2018/12/7
A valley valve and electron beam splitter. Science,2018/12/7


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