'物理學家的新發現,或將徹底改變信息傳輸技術'

物理 技術 天文 博科園 2019-07-16
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物理學家的新發現,或將徹底改變信息傳輸技術!物理學家已經在一種半導體——超薄單層二烯化鎢(WSe2)中觀察、表徵和控制了暗三極管,這是一項可以提高容量和改變信息傳輸形式的成就。在半導體中,如WSe2,一個三極管(trion)是三個帶電粒子的量子束縛態。一個負的三極管包含兩個電子和一個空穴,一個正的三極管包含兩個空穴和一個電子。空穴是半導體中電子的空位,其行為類似於帶正電荷的粒子。

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物理學家的新發現,或將徹底改變信息傳輸技術!物理學家已經在一種半導體——超薄單層二烯化鎢(WSe2)中觀察、表徵和控制了暗三極管,這是一項可以提高容量和改變信息傳輸形式的成就。在半導體中,如WSe2,一個三極管(trion)是三個帶電粒子的量子束縛態。一個負的三極管包含兩個電子和一個空穴,一個正的三極管包含兩個空穴和一個電子。空穴是半導體中電子的空位,其行為類似於帶正電荷的粒子。

物理學家的新發現,或將徹底改變信息傳輸技術

因為一個三極管包含三個相互作用的粒子,它可以攜帶比一個電子多得多的信息。今天大多數電子產品都使用單獨的電子來導電和傳輸信息。由於鐵離子攜帶淨電荷,它們的運動可以由電場控制。因此,三極管也可以用作信息載體。

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與單個電子相比,鐵離子具有可控的自旋和動量指標,具有豐富的內部結構,可以用來編碼信息,不同自旋構型的鐵離子可分為亮鐵離子和暗鐵離子。一個亮三極管包含一個電子和一個自旋相反空穴。

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物理學家的新發現,或將徹底改變信息傳輸技術!物理學家已經在一種半導體——超薄單層二烯化鎢(WSe2)中觀察、表徵和控制了暗三極管,這是一項可以提高容量和改變信息傳輸形式的成就。在半導體中,如WSe2,一個三極管(trion)是三個帶電粒子的量子束縛態。一個負的三極管包含兩個電子和一個空穴,一個正的三極管包含兩個空穴和一個電子。空穴是半導體中電子的空位,其行為類似於帶正電荷的粒子。

物理學家的新發現,或將徹底改變信息傳輸技術

因為一個三極管包含三個相互作用的粒子,它可以攜帶比一個電子多得多的信息。今天大多數電子產品都使用單獨的電子來導電和傳輸信息。由於鐵離子攜帶淨電荷,它們的運動可以由電場控制。因此,三極管也可以用作信息載體。

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與單個電子相比,鐵離子具有可控的自旋和動量指標,具有豐富的內部結構,可以用來編碼信息,不同自旋構型的鐵離子可分為亮鐵離子和暗鐵離子。一個亮三極管包含一個電子和一個自旋相反空穴。

物理學家的新發現,或將徹底改變信息傳輸技術

一個暗三極管包含一個電子和一個自旋相同的空穴。明亮的鐵離子與光強耦合,並有效地發光,這意味著它們衰變得很快。然而暗鐵離子與光的結合很弱,這意味著它們的衰變速度比亮鐵離子慢得多。研究人員測量了暗鐵離子的壽命,發現壽命比常見的亮鐵離子長100多倍。長壽命使得通過三極管在更長的距離上進行信息傳輸成為可能。領導這項研究的加州大學河濱分校物理學和天文學助理教授呂春洪(Joshua Lui)說:

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物理學家的新發現,或將徹底改變信息傳輸技術!物理學家已經在一種半導體——超薄單層二烯化鎢(WSe2)中觀察、表徵和控制了暗三極管,這是一項可以提高容量和改變信息傳輸形式的成就。在半導體中,如WSe2,一個三極管(trion)是三個帶電粒子的量子束縛態。一個負的三極管包含兩個電子和一個空穴,一個正的三極管包含兩個空穴和一個電子。空穴是半導體中電子的空位,其行為類似於帶正電荷的粒子。

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因為一個三極管包含三個相互作用的粒子,它可以攜帶比一個電子多得多的信息。今天大多數電子產品都使用單獨的電子來導電和傳輸信息。由於鐵離子攜帶淨電荷,它們的運動可以由電場控制。因此,三極管也可以用作信息載體。

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與單個電子相比,鐵離子具有可控的自旋和動量指標,具有豐富的內部結構,可以用來編碼信息,不同自旋構型的鐵離子可分為亮鐵離子和暗鐵離子。一個亮三極管包含一個電子和一個自旋相反空穴。

物理學家的新發現,或將徹底改變信息傳輸技術

一個暗三極管包含一個電子和一個自旋相同的空穴。明亮的鐵離子與光強耦合,並有效地發光,這意味著它們衰變得很快。然而暗鐵離子與光的結合很弱,這意味著它們的衰變速度比亮鐵離子慢得多。研究人員測量了暗鐵離子的壽命,發現壽命比常見的亮鐵離子長100多倍。長壽命使得通過三極管在更長的距離上進行信息傳輸成為可能。領導這項研究的加州大學河濱分校物理學和天文學助理教授呂春洪(Joshua Lui)說:

物理學家的新發現,或將徹底改變信息傳輸技術

研究可利用光來書寫和閱讀三極管信息,可以產生兩種類型的三極管(暗三極管和亮三極管)並控制它們如何編碼信息,研究結果發表在《物理評論快報》上。該研究論文的第一作者、Lui實驗室的博士後研究員劉二福(Erfu Liu)說:研究結果可以提供新的信息傳輸方式,暗三極管壽命長,可以幫助實現三極管的信息傳輸。就像在家裡增加Wi-Fi帶寬一樣,三極管傳輸比單個電子傳輸更多的信息。

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物理學家的新發現,或將徹底改變信息傳輸技術!物理學家已經在一種半導體——超薄單層二烯化鎢(WSe2)中觀察、表徵和控制了暗三極管,這是一項可以提高容量和改變信息傳輸形式的成就。在半導體中,如WSe2,一個三極管(trion)是三個帶電粒子的量子束縛態。一個負的三極管包含兩個電子和一個空穴,一個正的三極管包含兩個空穴和一個電子。空穴是半導體中電子的空位,其行為類似於帶正電荷的粒子。

物理學家的新發現,或將徹底改變信息傳輸技術

因為一個三極管包含三個相互作用的粒子,它可以攜帶比一個電子多得多的信息。今天大多數電子產品都使用單獨的電子來導電和傳輸信息。由於鐵離子攜帶淨電荷,它們的運動可以由電場控制。因此,三極管也可以用作信息載體。

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與單個電子相比,鐵離子具有可控的自旋和動量指標,具有豐富的內部結構,可以用來編碼信息,不同自旋構型的鐵離子可分為亮鐵離子和暗鐵離子。一個亮三極管包含一個電子和一個自旋相反空穴。

物理學家的新發現,或將徹底改變信息傳輸技術

一個暗三極管包含一個電子和一個自旋相同的空穴。明亮的鐵離子與光強耦合,並有效地發光,這意味著它們衰變得很快。然而暗鐵離子與光的結合很弱,這意味著它們的衰變速度比亮鐵離子慢得多。研究人員測量了暗鐵離子的壽命,發現壽命比常見的亮鐵離子長100多倍。長壽命使得通過三極管在更長的距離上進行信息傳輸成為可能。領導這項研究的加州大學河濱分校物理學和天文學助理教授呂春洪(Joshua Lui)說:

物理學家的新發現,或將徹底改變信息傳輸技術

研究可利用光來書寫和閱讀三極管信息,可以產生兩種類型的三極管(暗三極管和亮三極管)並控制它們如何編碼信息,研究結果發表在《物理評論快報》上。該研究論文的第一作者、Lui實驗室的博士後研究員劉二福(Erfu Liu)說:研究結果可以提供新的信息傳輸方式,暗三極管壽命長,可以幫助實現三極管的信息傳輸。就像在家裡增加Wi-Fi帶寬一樣,三極管傳輸比單個電子傳輸更多的信息。

物理學家的新發現,或將徹底改變信息傳輸技術

研究人員使用了類似石墨烯薄片的單層WSe2原子,因為WSe2中暗三極管能級低於亮三極管能級。因此,暗三極管可以積累大量的種群,從而使它們能夠被發現。目前大多數三極管研究都集中在亮三極管上,因為它們能發出很多光,而且很容易測量。但新研究關注的是在單層WSe2器件中,不同電荷密度下的暗離子及其詳細行為。研究能夠通過簡單地調整外部電壓來演示:從正的暗三極管到負的三極管的連續調諧

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物理學家的新發現,或將徹底改變信息傳輸技術!物理學家已經在一種半導體——超薄單層二烯化鎢(WSe2)中觀察、表徵和控制了暗三極管,這是一項可以提高容量和改變信息傳輸形式的成就。在半導體中,如WSe2,一個三極管(trion)是三個帶電粒子的量子束縛態。一個負的三極管包含兩個電子和一個空穴,一個正的三極管包含兩個空穴和一個電子。空穴是半導體中電子的空位,其行為類似於帶正電荷的粒子。

物理學家的新發現,或將徹底改變信息傳輸技術

因為一個三極管包含三個相互作用的粒子,它可以攜帶比一個電子多得多的信息。今天大多數電子產品都使用單獨的電子來導電和傳輸信息。由於鐵離子攜帶淨電荷,它們的運動可以由電場控制。因此,三極管也可以用作信息載體。

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與單個電子相比,鐵離子具有可控的自旋和動量指標,具有豐富的內部結構,可以用來編碼信息,不同自旋構型的鐵離子可分為亮鐵離子和暗鐵離子。一個亮三極管包含一個電子和一個自旋相反空穴。

物理學家的新發現,或將徹底改變信息傳輸技術

一個暗三極管包含一個電子和一個自旋相同的空穴。明亮的鐵離子與光強耦合,並有效地發光,這意味著它們衰變得很快。然而暗鐵離子與光的結合很弱,這意味著它們的衰變速度比亮鐵離子慢得多。研究人員測量了暗鐵離子的壽命,發現壽命比常見的亮鐵離子長100多倍。長壽命使得通過三極管在更長的距離上進行信息傳輸成為可能。領導這項研究的加州大學河濱分校物理學和天文學助理教授呂春洪(Joshua Lui)說:

物理學家的新發現,或將徹底改變信息傳輸技術

研究可利用光來書寫和閱讀三極管信息,可以產生兩種類型的三極管(暗三極管和亮三極管)並控制它們如何編碼信息,研究結果發表在《物理評論快報》上。該研究論文的第一作者、Lui實驗室的博士後研究員劉二福(Erfu Liu)說:研究結果可以提供新的信息傳輸方式,暗三極管壽命長,可以幫助實現三極管的信息傳輸。就像在家裡增加Wi-Fi帶寬一樣,三極管傳輸比單個電子傳輸更多的信息。

物理學家的新發現,或將徹底改變信息傳輸技術

研究人員使用了類似石墨烯薄片的單層WSe2原子,因為WSe2中暗三極管能級低於亮三極管能級。因此,暗三極管可以積累大量的種群,從而使它們能夠被發現。目前大多數三極管研究都集中在亮三極管上,因為它們能發出很多光,而且很容易測量。但新研究關注的是在單層WSe2器件中,不同電荷密度下的暗離子及其詳細行為。研究能夠通過簡單地調整外部電壓來演示:從正的暗三極管到負的三極管的連續調諧

物理學家的新發現,或將徹底改變信息傳輸技術

也能夠確認暗鐵離子和亮鐵離子的自旋結構。如果能夠利用暗三極管來傳輸信息,信息技術將會大大豐富。在這一發展過程中,主要的障礙是亮三極管壽命很短。現在,長期存在的暗三極管可以幫助我們克服這個障礙。接下來,研究團隊計劃演示暗三極管對信息的實際傳輸。計劃展示第一個使用暗三極管傳輸信息的裝置,如果這樣一個原型暗三極管設備能夠工作,那麼暗三極管還可以用來傳輸量子信息。

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