Dans une étude publiée dans Science Advances , le professeur Wang Can de l'Institut de physique de l'Académie chinoise des sciences et le professeur Xu Xiulai de l'Université de Pékin ont démontré pour la première fois la dépendance de la commutation de polarisation de vallée et du degré de polarisation sur la période de moiré par l'ingénierie de torsion dans une transition contrôlée électriquement. hétérobicouches de dichalcogénure métallique (hBL).
Les hBL de Van der Waals (vdW) ont attiré beaucoup d'attention en raison de leurs structures de bandes d'énergie électroniques et de leurs diverses propriétés physiques pour des applications optoélectroniques potentielles basées sur les vallées. Le motif de moiré entre différentes monocouches dans les hétérostructures vdW conduit naturellement à un potentiel périodique à l'échelle nanométrique, ce qui offre une opportunité unique de réaliser la prochaine génération de dispositifs Valleytronic.
L'ingénierie de torsion est un outil puissant pour manipuler les degrés de liberté des vallées des excitons intercouches (IX). Il offre une liberté supplémentaire pour contrôler le potentiel excitonique, améliorant ainsi la contrôlabilité des propriétés de la vallée. Cependant, le contrôle dépendant de l'angle de torsion du potentiel excitonique et de la polarisation des vallées dans les hétérostructures contrôlées électriquement n'a pas été étudié.
Dans cette étude, les chercheurs ont démontré que la polarisation de vallée des IX peut être efficacement contrôlée en ajustant l’angle de torsion. Le degré de polarisation circulaire (DCP) et la commutation de polarisation sont contrôlés électriquement dans du WSe2 fabriqué. /WS2 dispositifs à hétérostructure avec différentes périodes de moiré déterminées par l'angle de torsion.
Les mécanismes physiques du DCP dépendant de l'angle de torsion ont été étudiés expérimentalement du point de vue intracouche et intercouche. Un potentiel excitonique intercouche plus faible aux minima locaux provoqué par une période de moiré plus longue conduit au confinement d'un plus grand nombre d'excitons, ce qui entraîne une amélioration du DCP.
De plus, une augmentation des interactions d'échange électron-trou (eh) intracouche à un grand angle entraîne une diminution de la durée de vie de la vallée intracouche et une réduction de la polarisation initiale de la vallée intracouche, conduisant finalement à une réduction de la polarisation de la vallée intercouche. P>
En considérant la dépendance de la différence de potentiel excitonique sur la période de moiré, des calculs théoriques basés sur la théorie du premier principe montrent que la différence de potentiel excitonique entre deux minima augmente avec l'angle de torsion, conduisant à une polarisation externe plus élevée pour les dispositifs avec une plus grande angle de torsion pour changer la polarisation.
Sur la base de cette commutation de polarisation, les chercheurs ont également démontré un dispositif de codage adressable par vallée qui fournit une plate-forme pour les futures mémoires non volatiles.
