研究人員創造了一種新型晶體管-電路

激子可以徹底改變工程師接近電子產品的方式。一組EPFL研究人員創造了一種新型晶體管 - 電路的一個組成部分 - 使用激子代替電子。值得注意的是，它們基於激子的晶體管在室溫下有效地發揮作用，這是迄今為止難以克服的障礙。他們通過使用兩種二維材料作為半導體來實現這一目標。他們的研究發表在今天的「 自然」雜誌上，在激子學領域有許多啟示，這是一個有前景的新研究領域，與光子學和自旋電子學相關。

「我們的研究表明，通過操縱激子，我們開始採用全新的電子方法，」EPFL納米電子與結構實驗室（LANES）負責人Andras Kis說。「我們正在目睹一個全新的研究領域的出現，我們還不知道其全部範圍。」

這一突破為光電子器件奠定了基礎，這些器件消耗的能量更少，並且比現有器件更小更快。此外，可以將光傳輸和電子數據處理系統集成到同一設備中，這將減少所需的操作數量並使系統更有效。

更高的能量水平

激子實際上是准粒子，這個術語用於描述構成給定物質的粒子而不是物質本身之間的相互作用。激子由電子和電子空穴組成。當電子吸收光子並達到更高的能量水平時，兩者結合在一起; 「激發的」電子留下了先前能級的一個空洞，在帶理論中，它被稱為價帶。這個孔也是一個準粒子，表明該帶中缺失的電子。

由於電子帶負電並且空穴帶正電，因此兩個顆粒通過靜電力保持結合。電子和空穴之間的這種結合稱為庫侖引力。正是在這種緊張和平衡的狀態下，它們形成了一種激動。當電子最終落回到孔中時，它會發射出一個光子。由此，激子不再存在。更簡單地說，一個光子進入電路的一端並從另一端出來; 在內部，它產生一個像粒子一樣的激子。

雙重成功

直到最近，研究人員才開始在電子電路的背景下研究激子的性質。激子中的能量一直被認為太脆弱，激子壽命太短，不能在這個領域產生任何真正的興趣。此外，激子只能在極低溫度（約-173攝氏度）的電路中生成和控制。

當EPFL研究人員發現如何控制激子的壽命以及如何移動激子時，這一突破就來了。他們通過使用兩種二維材料來做到這一點：二硒化鎢（WSe 2）和二硫化鉬（MoS 2）。「這些材料中的激子表現出特彆強的靜電鍵，更重要的是，它們在室溫下不會很快被破壞，」Kis解釋道。

研究人員還能夠通過利用電子總能找到通向MoS 2的事實來顯著延長激子的壽命，同時孔總是在WSe 2中結束。研究人員通過用氮化硼（BN）保護半導體層，使激子保持更長時間。

「我們創造了一種特殊類型的激子，其中兩側的距離比傳統的粒子更遠，」Kis說。「這延遲了電子返回孔併產生光的過程。此時，當激子以偶極子形式保持稍長時間時，它們可以通過電場控制和移動

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