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从事钙钛矿研究 提高量子计算的潜力

作者: 武汉新闻网 更新时间: 2019年12月10日 11:27:51 游览量: 95

简述:

下一代信息技术可以利用自旋电子学一种利用自旋电子发出的微小磁场以及电子本身的电荷的电子来实现更快,更小

下一代信息技术可以利用自旋电子学—一种利用自旋电子发出的微小磁场以及电子本身的电荷的电子—来实现更快,更小,能耗更低的电子设备。

从事钙钛矿研究 提高量子计算的潜力

美国国家可再生能源实验室和犹他大学的科学家最新发表的研究成果可能会推论自旋电子产品的未来成功。他们已经表明,通过在多层结构中引入特殊的有机分子,可以控制具有特定自旋态的电子通过二维杂化有机-无机钙钛矿的传输。这些是手性的,这意味着它们更喜欢一种电子螺旋。

新论文《通过2-D手性杂化碘化铅钙钛矿的自旋相关电荷传输”发表在《科学进展》杂志上。研究人员在混合有机无机能源半导体中心(CHOISE)的协助下进行了合作,该中心是由美国能源部基础能源科学科学办公室资助的能源前沿研究中心。

该论文的主要作者是与中国国家可再生能源研究所高级研究员,CHOISE主任Matthew C. Beard以及美国大学物理学杰出教授Z. Valy Vardeny一起工作的博士后研究员Haipeng Lu。

“我们发现多层结构可以用作自然自旋滤波器,无需外部磁场就可以将自旋对准的电子注入到有源层中。这是自旋电子学无磁场新范式的开始,瓦尔登尼说。

电子可以具有“向上”或“向下”自旋,而具有相反自旋的电子可以占据相同的电子态。自旋电子器件的关键挑战是控制自旋极化电子密度。也就是说,以自定义的自旋态操纵电子的数量。基于自旋的量子计算例如,将需要具有控制和处理这些单个自旋状态的能力。控制自旋极化电流的一种方法是通过“手性诱导的自旋选择性”,其中具有“上”或“下”自旋态的电子的传输取决于传输材料的手性-系统的结构特性,其镜像图像本身不能叠加。例如,“左手”取向的手性系统可以允许具有“上”自旋的电子传输,但是可以阻止具有“下”自旋的电子,反之亦然。

科学家们展示了如何将手性有机亚晶格整合到无机骨架中,从而创建一种可以通过所需的自旋控制传输电子的手性系统。这些杂化的有机/无机层状钙钛矿优选根据手性有机分子的“手性”进行一种自旋状态。因此,手性钙钛矿膜起自旋过滤器的作用。

这项工作为未来基于手性钙钛矿自旋滤波器的自旋电子器件打开了大门。

该研究基于几年前Beard团队的一个偶然发现,即钙钛矿材料在室温下表现出有效的光学Stark效应。该效果可用于使用光脉冲控制或解决单个自旋状态。尽管理论上已经提出了基于混合有机-无机钙钛矿的自旋光电器件,但Vardeny和他在犹他大学的研究人员于今年早些时候宣布,他们能够演示自旋阀和自旋LED器件。

此处开发的自旋滤波器是基于钙钛矿的自旋电子应用的另一个组件。

CHOISE通过美国能源部基础能源科学办公室提供的资金,作为能源前沿研究中心的一部分。

文章链接:http://www.jinguanwh.com//jksh/7264.html

文章标题:从事钙钛矿研究 提高量子计算的潜力