2019年6月6日特洛伊 - 伦斯勒理工学院的研究人员提出了一种操纵钨二硒化合物（WSe 2）的方法 - 一种有前景的二维材料 - 进一步发挥其潜力，实现更快，更高效的计算，甚至量子信息处理和存储。他们的研究结果发表在Nature Communications上。
在全球范围内，研究人员一直专注于一类二维，原子级薄的半导体材料，称为单层过渡金属二硫化物。这些原子级薄的半导体材料 - 厚度小于1纳米 - 具有吸引力，因为该行业试图使器件更小，功率更高。
“这是一个全新的范式”，Rensselaer的化学和生物工程助理教授，论文的通讯作者Sufei Shi说。“优势可能很大。”
Sufei Shi和他的研究团队与来自Rensselaer材料，器件和集成系统中心的微纳米制造洁净室的工作人员合作开发了一种方法，将这些薄层WSe 2与晶体隔离，这样他们就可以将它们堆叠在其他原子级薄材料（如氮化硼和石墨烯）之上。
Sufei Shi说，当WSe 2层夹在两块氮化硼薄片之间并与光相互作用时，会发生一种独特的过程。与传统半导体不同，电子和空穴牢固地结合在一起并形成称为激子的电荷中性准粒子。
“激子可能是光物质相互作用中最重要的概念之一。理解这对于太阳能收集，高效发光二极管器件以及几乎与半导体光学特性有关的任何事物都至关重要”，Sufei Shi说道。也是伦斯勒的电气，计算机和系统工程系的成员。“现在我们发现它实际上可以用于量子信息的存储和处理。”
他说，WSe 2中激子的一个令人兴奋的特性是一个新的量子自由度，被称为“谷旋转” - 为粒子计算注入的粒子的扩展自由度。但是，苏飞石解释说，激子通常没有很长的寿命，这使得它们不实用。
在自然通讯的先前出版物中，Sufei Shi和他的团队发现了一种特殊的“黑暗”激子，通常看不见但寿命更长。它面临的挑战是“黑暗”激子缺乏“谷旋”量子自由度。
在最近的研究中，苏飞石和他的团队想出了如何照亮“黑暗”的激子; 也就是说，使“暗”激子与另一个称为声子的准粒子相互作用，以创造一个全新的准粒子，具有研究人员所需的两种特性。
“我们找到了最佳点”，苏素石说。“我们发现了一个具有量子自由度和长寿命的新准粒子，这就是为什么它如此令人兴奋。我们拥有'明亮'激子的量子特性，但也具有'暗'激子的长寿命。 “
Sufei Shi说，该团队的研究结果为未来向下一代计算和存储设备的发展奠定了基础。
在Rensselaer，Sufei Shi和博士后学者李志鹏以及化学和生物工程系的研究生Tianmeng Wang和Zhen Lian一起参加了这个出版物。这项研究也是与国家高磁场实验室和其他研究机构密切合作完成的。
该研究主要由空军科学研究办公室资助。
资料来源：伦斯勒理工学院