Två interdigitala givare (IDT) genererar och detekterar akustiska ytvågor (SAW, orange pil). Mellan IDT:erna, dessa vågor interagerar med elektronerna i ett 2D-material, såsom molybdendisulfid (MoS2), ger upphov till konventionella och okonventionella akustoelelektriska strömmar. MoS2 separeras från det piezoelektriska substratet av ett dielektriskt skikt. Kredit:IBS
Forskare vid Centrum för teoretisk fysik av komplexa system (PCS), inom Institutet för grundvetenskap (IBS, Sydkorea), och kollegor har rapporterat om ett nytt fenomen, kallad Valley Acoustoelectric Effect, som utspelar sig i 2D-material, liknande grafen. Denna forskning är publicerad i Fysiska granskningsbrev och ger nya insikter till studiet av valleytronics.
Inom akustoelelektronik, ytakustiska vågor (SAW) används för att generera elektriska strömmar. I den här studien, teamet av teoretiska fysiker modellerade spridningen av SAWs i framväxande 2-D-material, såsom enkelskikts molybdendisulfid (MoS 2 ). SAWs drar MoS 2 elektroner (och hål), skapa en elektrisk ström med konventionella och okonventionella komponenter. Den sistnämnda består av två bidrag:en skevningsbaserad ström och en Hallström. Den första är riktningsberoende, är relaterad till de så kallade dalarna – elektronernas lokala energiminima – och liknar en av de mekanismer som förklarar fotovoltaiska effekter av 2D-material som exponeras för ljus. Den andra beror på en specifik effekt (bärfas) som påverkar hastigheten hos dessa elektroner som rör sig som en grupp och som resulterar i spännande fenomen, såsom anomala och kvanta Hall-effekter.
Teamet analyserade egenskaperna hos den akustoelelektriska strömmen, föreslår ett sätt att köra och mäta det konventionella, förhalning, och Hallströmmar oberoende. Detta möjliggör samtidig användning av både optiska och akustiska tekniker för att kontrollera utbredningen av laddningsbärare i nya 2D-material, skapa nya logiska enheter.
Vinkelmönster för x- och y-komponenterna i den konventionella (a, d), skevning (b, e) och Hall (c, f) elektrisk strömtäthet. Gul skuggning markerar områdena med negativ ström (riktad motsatt x- eller y-axeln). Röda prickar visar de speciella vinklarna, vid vilken endast den okonventionella strömmen flyter längs x- eller y-riktningen. Kredit:IBS
Forskarna är intresserade av att kontrollera de fysiska egenskaperna hos dessa ultratunna system, i synnerhet de elektroner som är fria att röra sig i två dimensioner, men hårt instängd i tredje. Genom att begränsa parametrarna för elektronerna, särskilt deras fart, snurra, och dalen, det kommer att vara möjligt att utforska teknik bortom kiselelektronik. Till exempel, MoS 2 har två distriktsdalar, som potentiellt kan användas i framtiden för bitlagring och bearbetning, vilket gör det till ett idealiskt material för att fördjupa sig i valleytronics.
"Vår teori öppnar ett sätt att manipulera daltransporter med akustiska metoder, utöka tillämpbarheten av valleytroniska effekter på akustoelelektroniska enheter, " förklarar Ivan Savenko, ledare för Light-Matter Interaction in Nanostructures Team på PCS.
