固體材料內(nèi)的電子只能吸收一定的能量值。允許的能量范圍稱為“能帶”，它們之間的空間(禁止的能量)稱為“帶隙”。兩者共同構(gòu)成了材料的“能帶結(jié)構(gòu)”，這是每種特定材料所獨(dú)有的特性。
當(dāng)物理學(xué)家繪制能帶結(jié)構(gòu)時(shí)，他們通常會(huì)看到所得的曲線類似于山脈和山谷。事實(shí)上，能帶中局部能量最大值或最小值的技術(shù)術(shù)語稱為“谷”，而研究和利用材料中的電子如何從一個(gè)谷切換到另一個(gè)谷的領(lǐng)域被稱為“谷電子學(xué)”。
在標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體電子學(xué)中，電子電荷是用于編碼和操作信息的最常用屬性。但這些粒子具有其他屬性，也可用于相同目的，例如它們所在的谷。在過去的十年中，谷電子學(xué)的主要目標(biāo)是達(dá)到控制谷種群(也稱為谷極化)的目的。材料。
這樣的成就可以用來創(chuàng)建經(jīng)典和量子門和比特，這可以真正推動(dòng)計(jì)算和量子信息處理的發(fā)展。
之前的嘗試存在一些缺陷。例如，用于操縱和改變谷偏振的光必須是共振的;也就是說，其光子(構(gòu)成光的粒子)的能量必須與該特定材料的帶隙能量精確對(duì)應(yīng)。
任何小的偏差都會(huì)降低該方法的效率，因此，假設(shè)每種材料都有自己的帶隙，推廣所提出的機(jī)制似乎是遙不可及的。此外，這一過程僅針對(duì)單層結(jié)構(gòu)(二維材料，只有一個(gè)原子厚)實(shí)現(xiàn)。
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