研究人員發(fā)現(xiàn)利用自旋光能控制電流方向
光可以在半導體材料中產(chǎn)生電流。這就是太陽能電池如何從陽光發(fā)電,以及智能手機相機如何拍照。為了收集產(chǎn)生的電流(稱為光電流),需要電壓來迫使電流僅在一個方向上流動。 在新的研究中,明尼蘇達大學的科學家們首開先河地使用了一個器件來演示如何控制光電流的方向,而不用施加電壓。這項新研究最近發(fā)表在科學雜志NatureCommunications(“拓撲絕緣體中引導光子和表面電子之間的自旋動量鎖定相互作用”)上。 該圖像顯示了明尼蘇達大學裝置的偽色電子顯微鏡圖像。藍色區(qū)域表示光波導頂部的拓撲絕緣體呈紅色。(圖片來源:明尼蘇達大學) 研究表明,所述控制是由光粒子(稱為光子)順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)的方向來實現(xiàn)的。自旋光產(chǎn)生的光電流也是自旋極化的,這意味著相比于另一方向,有更多的電子在同一個方向上旋轉(zhuǎn)。這種新器件具有巨大的潛力,可用于以電子自旋為基本單位的下一代微電子技術(shù)。它也可以用于數(shù)據(jù)中心的高能效光通信。 明尼蘇達大學電氣和計算機工程系副教授,該研究的主要作者莫立(Mo Li)表示:“觀察到的效果在我們的設(shè)備中甚至在室溫和露天下都非常好。因此,我們演示的設(shè)備在下一代計算和通信系統(tǒng)中具有很大的潛力。” 光自旋和拓撲絕緣體 光是電磁波的一種形式。電場以直線或旋轉(zhuǎn)方式振蕩的方式稱為極化。(你的偏光太陽鏡擋住沿著直線極化的不想要的反射光的一部分)。在圓偏振光中,電場可以順時針或逆時針方向旋轉(zhuǎn)。在這種狀態(tài)下,光粒子(光子)據(jù)說具有正或負的光學自旋角動量。這種光學自旋類似于電子的自旋,具有材料磁特性。 |