• Home
  • Química
  • Astronomía
  • Energía
  • Naturaleza
  • Biología
  • Física
  • Electrónica
  • Aprovechando una propiedad cuántica de valle inusual de los electrones

    Figura 1:Las posiciones de los átomos en el disulfuro de molibdeno convencional de pocas capas se reflejan de una capa a la siguiente (izquierda). El disulfuro de molibdeno en el que cada capa se desplaza de la de abajo (derecha) tiene un gran potencial para 'valleytronics'. Crédito:R. Suzuki et al.

    Yoshihiro Iwasa y sus colegas del Centro RIKEN para Ciencias de la Materia Emergente, la Universidad de Tokio y la Universidad de Hiroshima han descubierto que las películas ultrafinas de un material semiconductor tienen propiedades que forman la base de un nuevo tipo de electrónica de baja potencia. denominada 'valleytronics'.

    Tienda de componentes electrónicos, transmitir y procesar información utilizando la carga eléctrica de un electrón. El uso de la carga, sin embargo, Requiere electrones en movimiento físico de un punto a otro, que puede consumir una gran cantidad de energía, particularmente en aplicaciones informáticas. Por lo tanto, los investigadores están buscando formas de aprovechar otras propiedades de los electrones, como el 'giro' de un electrón, como portadores de datos con la esperanza de que esto conduzca a dispositivos que consuman menos energía.

    Valleytronics se basa en el comportamiento cuántico de los electrones en términos de la estructura de banda electrónica de un material. "Los semiconductores y aislantes obtienen sus propiedades eléctricas de un espacio entre la banda más alta ocupada por electrones, conocida como la banda de valencia, y la banda desocupada más baja o 'banda de conducción' en la estructura de la banda, "explica Iwasa." Si hay dos o más caídas en la banda de conducción o picos en la banda de valencia, decimos que la estructura de la banda contiene valles ".

    El uso de esta propiedad del valle de los electrones para codificar información sin electrones en movimiento físico es el principio central de la Valleytronics. Iwasa y sus colaboradores combinaron cálculos teóricos con una técnica experimental de espectroscopía de fotoelectrones con resolución de ángulo y espín para identificar tales valles en la estructura de bandas de una capa ultrafina de disulfuro de molibdeno de solo unos pocos átomos de espesor.

    El disulfuro de molibdeno es un miembro de una familia de materiales conocidos como dicalcogenuros de metales de transición, que actualmente son el foco de una intensa investigación debido a las inusuales propiedades electrónicas que muestran cuando se preparan en capas bidimensionales. Iwasa y su equipo crearon películas que constan de una a cuatro capas atómicas de disulfuro de molibdeno. La mayoría de los estudios previos de este material se centraron en películas en las que cada capa es la imagen especular de la siguiente. En lugar de, los átomos de cada capa de disulfuro de molibdeno en las películas creadas por el equipo de Iwasa se desplazaron ligeramente de los del nivel bidimensional inferior (Fig. 1). Esta ruptura de la simetría de la película significó que los investigadores también pudieron aprovechar el giro de los electrones. "Descubrimos un fuerte acoplamiento entre el valle y los grados de libertad de giro, "dice Iwasa.

    Los investigadores esperan demostrar prototipos de Valleytronics basados ​​en disulfuro de molibdeno y explorar otros materiales con funciones de Valleytronic para expandir la frontera de Valleytronics.


    © Ciencia https://es.scienceaq.com