Меню

Главная
Случайная статья
Настройки
Валитроника
Материал из https://ru.wikipedia.org

Валитроника[1] или валлитроника (от англ. valleytronics) — раздел физики полупроводников, в котором изучаются области локальных экстремумов (долины) в электронной зонной структуре. Некоторые полупроводники имеют несколько долин в первой зоне Бриллюэна, они известны как многодолинные полупроводники[2][3]. Валитроника — это технология управления такой степенью свободы, локальным максимумом/минимумом в валентной зоне или зоне проводимости таких многодолинных полупроводников.

Термин был придуман по аналогии со спинтроникой. В то время как в спинтронике внутренняя степень свободы спин используется для хранения, манипулирования и считывания битов информации, подход валитроники состоит в том, чтобы выполнять аналогичные задачи, используя множественные экстремумы зонной структуры, чтобы информация в виде нулей и единиц хранилась в виде различных дискретных значений квазиимпульса носителей тока.

Валитроника может относиться к другим формам манипуляции носителями в полупроводниковых долинах, включая квантовые вычисления с кубитами на основе долин, долинную блокаду[4][5][6][7] и другие формы квантовой электроники. Первое экспериментальное свидетельство долинной блокады, предсказанное в работе[8] (который дополняет набор кулоновскую блокаду заряда и спиновый запрет Паули) был обнаружен в кремниевом транзисторе, легированном одним атомом[9].

Несколько теоретических предсказаний были проверены экспериментально в различных системах, таких как графен[10], многослойный фосфорен[11], монослои некоторых дихалькогенидов переходных металлов[12][13], алмаз[14], висмут[15], кремний[5][16][17], углеродные нанотрубки[7], арсенид алюминия[18] и силицен[19].

Эффекты валитроники исследуются также в оптических системах, в фотонных зонных структурах которых возникает несколько долин. К таким системам относятся двумерные фотонные решётки[20], фотонные кристаллы[21], плазмонные метаповерхности[22] и другие. Валитронные оптические системы проявляют нетривиальные топологические свойства, в частности на их основе реализованы своеобразные варианты топологического лазера[23][24].

Примечания
  1. Л. А. Чернозатонский, А. А. Артюх. Квазидвумерные дихалькогениды переходных металлов: структура, синтез, свойства и применение // УФН. — 2018. — Т. 188. — С. 3—30. — doi:10.3367/UFNr.2017.02.038065. Архивировано 1 января 2022 года.
  2. Behnia, Kamran (1 июля 2012). Polarized light boosts valleytronics. Nature Nanotechnology (англ.). 7 (8): 488–489. Bibcode:2012NatNa...7..488B. doi:10.1038/nnano.2012.117. ISSN 1748-3387. PMID 22751224.
  5. 1 2
  6. «Universal quantum computing with spin and valley states». Niklas Rohling and Guido Burkard. New J. Phys. 14, 083008(2012).
  7. 1 2 «A valley-spin qubit in a carbon nanotube». E. A. Laird, F. Pei & L. P. Kouwenhoven. Nature Nanotechnology 8, 565—568 (2013).
  12. «Valley polarization in MoS2 monolayers by optical pumping». Hualing Zeng, Junfeng Dai, Wang Yao, Di Xiao and Xiaodong Cui. Nature Nanotechnology 7, 490—493 (2012).
  14. «Generation, transport and detection of valley-polarized electrons in diamond». Jan Isberg, Markus Gabrysch, Johan Hammersberg, Saman Majdi, Kiran Kumar Kovi and Daniel J. Twitchen. Nature Materials 12, 760—764 (2013). doi:10.1038/nmat3694
  15. «Field-induced polarization of Dirac valleys in bismuth». Zengwei Zhu, Aurlie Collaudin, Benot Fauqu, Woun Kang and Kamran Behnia. Nature Physics 8, 89-94 (2011).
  18. «AlAs two-dimensional electrons in an antidot lattice: Electron pinball with elliptical Fermi contours». O. Gunawan, E. P. De Poortere, and M. Shayegan. Phys. Rev. B 75, 081304(R)(2007).
  19. «Spin valleytronics in silicene: Quantum spin Hall-quantum anomalous Hall insulators and single-valley semimetals». Motohiko Ezawa, Phys. Rev. B 87, 155415 (2013)
  20. Noh J., Huang S., Chen K.P., Rechtsman M.C. Observation of Photonic Topological Valley Hall Edge States // Physical Review Letters. — 2018. — Vol. 120. — P. 063902. — doi:10.1103/PhysRevLett.120.063902.
  21. Liu J.-W. et al. Valley photonic crystals // Advances in Physics: X. — 2021. — Vol. 6. — P. 1905546. — doi:10.1080/23746149.2021.1905546.
  22. Proctor M. et al. Manipulating topological valley modes in plasmonic metasurfaces // Nanophotonics. — 2020. — Vol. 9. — P. 657-665. — doi:10.1515/nanoph-2019-0408.
  23. Zhong H. et al. Topological Valley Hall Edge State Lasing // Laser & Photonics Reviews. — 2020. — Vol. 14. — P. 2000001. — doi:10.1002/lpor.202000001.
  24. Gong Y. et al. Topological Insulator Laser Using Valley-Hall Photonic Crystals // ACS Photonics. — 2020. — Vol. 7. — P. 2089-2097. — doi:10.1021/acsphotonics.0c00521.
Downgrade Counter