Ukonventionelle fænomener udløst af akustiske bølger i 2-D materialer

Forskere ved Center for Teoretisk Fysik af Komplekse Systemer (PCS), inden for Institut for Grundvidenskab (IBS, Sydkorea), og kolleger har rapporteret om et nyt fænomen, kaldet Valley Acoustoelectric Effect, som foregår i 2-D materialer, ligner grafen. Denne forskning er publiceret i Fysisk gennemgangsbreve og bringer ny indsigt til studiet af valleytronics.

Inden for akustoelelektronik, overfladeakustiske bølger (SAW'er) bruges til at generere elektriske strømme. I dette studie, teamet af teoretiske fysikere modellerede udbredelsen af ​​SAW'er i nye 2-D materialer, såsom enkeltlags molybdændisulfid (MoS ₂ ). SAW'er trækker MoS ₂ elektroner (og huller), skabe en elektrisk strøm med konventionelle og ukonventionelle komponenter. Sidstnævnte består af to bidrag:en vridningsbaseret strøm og en Hall-strøm. Den første er retningsafhængig, er relateret til de såkaldte dale – elektronernes lokale energiminima – og ligner en af ​​de mekanismer, der forklarer fotovoltaiske effekter af 2D-materialer udsat for lys. Det andet skyldes en specifik effekt (bærfase), der påvirker hastigheden af ​​disse elektroner, der bevæger sig som en gruppe og resulterer i spændende fænomener, såsom anomale og kvante Hall-effekter.

Holdet analyserede egenskaberne af den akustoelelektriske strøm, foreslår en måde at køre og måle det konventionelle, vridning, og Hall strømmer uafhængigt. Dette tillader samtidig brug af både optiske og akustiske teknikker til at kontrollere udbredelsen af ​​ladningsbærere i nye 2-D materialer, skabe nye logiske enheder.

Forskerne er interesserede i at kontrollere de fysiske egenskaber af disse ultratynde systemer, især de elektroner, der kan bevæge sig frit i to dimensioner, men tæt indespærret i den tredje. Ved at begrænse elektronernes parametre, især deres fremdrift, spin, og dalen, det vil være muligt at udforske teknologier ud over siliciumelektronik. For eksempel, MoS ₂ har to distriktsdale, som potentielt kan bruges i fremtiden til bitlagring og -behandling, hvilket gør det til et ideelt materiale til at dykke ned i valleytronics.

"Vores teori åbner en måde at manipulere daltransport ved hjælp af akustiske metoder, udvidelse af anvendeligheden af ​​valleytroniske effekter på akustoelelektroniske enheder, " forklarer Ivan Savenko, leder af Light-Matter Interaction in Nanostructures Team hos PCS.