I en studie publicerad i Science Advances , Prof. Wang Can från Institutet för fysik vid den kinesiska vetenskapsakademin och Prof. Xu Xiulai från Peking University har för första gången visat beroendet av dalpolarisationsväxling och polarisationsgrad av moiréperioden genom vridningsteknik i elektriskt styrd övergång metall dikalkogenid heterobilayers (hBLs).
Van der Waals (vdW) hBLs har väckt stor uppmärksamhet på grund av deras elektroniska energibandstrukturer och olika fysikaliska egenskaper för potentiella dalbaserade optoelektroniska tillämpningar. Moirémönstret mellan olika monolager i vdW-heterostrukturer leder naturligtvis till en periodisk potential i nanoskala, vilket ger en unik möjlighet att realisera nästa generation av valleytronic-enheter.
Twist engineering är ett kraftfullt verktyg för att manipulera dalens frihetsgrader för interlagerexcitoner (IX). Det ger en ytterligare frihet att kontrollera den excitoniska potentialen, vilket förbättrar kontrollerbarheten av dalegenskaperna. Den vridningsvinkelberoende kontrollen av den excitoniska potentialen och dalpolarisationen i elektriskt kontrollerade heterostrukturer har dock inte undersökts.
I denna studie visade forskarna att dalens polarisering av IX kan kontrolleras effektivt genom att justera vridningsvinkeln. Både graden av cirkulär polarisation (DCP) och polarisationsväxlingen är elektriskt styrda i tillverkad WSe2 /WS2 heterostrukturenheter med olika moiréperioder som bestäms av vridningsvinkeln.
De fysiska mekanismerna för vridvinkelberoende DCP har experimentellt studerats ur både intralager- och mellanlagerperspektiv. En lägre excitonisk potential mellan skikten vid lokala minima orsakad av en längre moiréperiod leder till att fler excitoner begränsas, vilket resulterar i förbättrad DCP.
Dessutom resulterar en ökning av interskiktselektron-hål (e-h) utbytesinteraktioner vid en stor vinkel i en minskning av livslängden för dalgången inom skiktet, och en minskad initial dalpolarisation i skiktet, vilket i slutändan leder till en minskning av dalens mellanskiktspolarisering.
Genom att överväga beroendet av den excitoniska potentialskillnaden på moiréperioden visar teoretiska beräkningar baserade på första principsteori att skillnaden mellan den excitoniska potentialen mellan två minima ökar med vridningsvinkeln, vilket leder till en högre extern förspänning för enheter med en större vrid vinkel för att byta polarisation.
Baserat på denna polarisationsväxling har forskarna också visat en daladresserbar kodningsenhet som ger en plattform för framtida icke-flyktiga minnen.
