Нетрадиционные явления, вызванные акустическими волнами в 2D материалах

Исследователи сообщили о новом явлении под названием «Акустоэлектрический эффект долины», которое они обнаружили в 2D материалах, похожих на графен.

 

Исследователи из Центра теоретической физики сложных систем (PCS), в Институте фундаментальных наук (IBS, Южная Корея) и их коллеги сообщили о новом явлении под названием «Акустоэлектрический эффект долины», которое имеет место в 2D материалах, похожих на графен. Это исследование опубликовано в Physical Review Letters и дает новое понимание изучения долинотроники.

В акустоэлектронике поверхностные акустические волны (ПАВ) используются для генерации электрических токов. В этом исследовании команда физиков-теоретиков смоделировала распространение ПАВ в появляющихся двумерных материалах, таких как однослойный дисульфид молибдена (MoS2). ПАВ увлекают электроны (и дырки) MoS2, создавая электрический ток с обычными и нетрадиционными компонентами. Последний состоит из двух вкладов: ток на основе деформации и ток Холла. Первая зависит от направления, связана с так называемыми долинами - минимумами локальной энергии электронов - и напоминает один из механизмов, объясняющих фотоэлектрические эффекты 2D материалов, экспонируемых светом. Второе связано с особым эффектом (фаза Берри), который влияет на скорость движения этих электронов как группы и приводит к интригующим явлениям, таким как аномальные и квантовые эффекты Холла.

Команда проанализировала свойства акустоэлектрического тока, предложив способ независимого измерения и измерения обычных, деформационных и холловских токов. Это позволяет одновременно использовать как оптические, так и акустические методы для управления распространением носителей заряда в новых 2D материалах, создавая новые логические устройства.

Исследователи заинтересованы в управлении физическими свойствами этих ультратонких систем, в частности электронов, которые могут свободно перемещаться в двух измерениях, но тесно связаны в третьем. Ограничивая параметры электронов, в частности их импульс, спин и долину, можно будет изучить технологии, выходящие за рамки кремниевой электроники. Например, MoS2 имеет две окружные долины, которые в будущем могли бы потенциально использоваться для хранения и обработки битов, что делает его идеальным материалом для изучения долинной электроники.

«Наша теория открывает способ манипулирования перемещением в долине акустическими методами, расширяя применимость эффектов долотроников на акустоэлектронных устройствах», - объясняет Иван Савенко, руководитель группы взаимодействия света и вещества в наноструктурах в PCS.

Источник: A. V. Kalameitsev, V. M. Kovalev, I. G. Savenko. Valley Acoustoelectric Effect. Physical Review Letters, 2019; 122 (25) DOI: 10.1103/PhysRevLett.122.256801