我國(guó)科學(xué)家利用自由電子束實(shí)現(xiàn)低維材料的谷電子自旋極化調(diào)控

    隨著摩爾定律接近極限，傳統(tǒng)的晶體管器件已進(jìn)入發(fā)展瓶頸期，探索新一代信息材料已成為當(dāng)前信息領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。低維量子材料具有谷電子自旋的獨(dú)特性質(zhì)，有望成為新一代信息材料在未來(lái)6G信息技術(shù)和產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮重要作用。然而，如何實(shí)現(xiàn)低維量子材料的谷電子自旋極化調(diào)控是推動(dòng)該材料實(shí)際應(yīng)用面臨的重大研究挑戰(zhàn)之一。

    近期，在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“納米科技”重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)的支持下，我國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)了結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)的納米天線(xiàn)與六方氮化硼/二硒化鎢/六方氮化硼的金屬/介質(zhì)復(fù)合納米結(jié)構(gòu)，利用超高分辨電子束精準(zhǔn)激發(fā)金屬結(jié)構(gòu)的圓偏振偶極電磁模式，通過(guò)近場(chǎng)相互作用在納米尺度實(shí)現(xiàn)了對(duì)低維材料谷極化的調(diào)控。同時(shí)，研究人員發(fā)現(xiàn)電子束激發(fā)位點(diǎn)的移動(dòng)（空間分辨率小于5納米），能夠在50納米內(nèi)實(shí)現(xiàn)谷極化的“開(kāi)”和“關(guān)”，以及100納米內(nèi)的谷極化態(tài)反轉(zhuǎn)。

    該研究提出的新型低維量子材料谷極化電子束操控方案，可指導(dǎo)谷電子器件納米尺度集成，在邏輯運(yùn)算、光電存儲(chǔ)及未來(lái)量子信息研究方面具有重要意義。