Onderzoekers van het Centrum voor Theoretische Fysica van Complexe Systemen (PCS), binnen het Instituut voor Basiswetenschappen (IBS, Zuid-Korea), en collega's hebben een nieuw fenomeen gemeld, genaamd Valley Acoustoelectric Effect, die plaatsvindt in 2D-materialen, vergelijkbaar met grafeen. Dit onderzoek is gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven en brengt nieuwe inzichten in de studie van valleytronics.

In de akoeso-elektronica, akoestische oppervlaktegolven (SAW's) worden gebruikt om elektrische stromen op te wekken. In dit onderzoek, het team van theoretische fysici heeft de verspreiding van SAW's in opkomende 2D-materialen gemodelleerd, zoals enkellaags molybdeendisulfide (MoS ₂ ). SAW's slepen MoS ₂ elektronen (en gaten), het creëren van een elektrische stroom met conventionele en onconventionele componenten. De laatste bestaat uit twee bijdragen:een op kromtrekken gebaseerde stroom en een Hall-stroom. De eerste is richtingsafhankelijk, is gerelateerd aan de zogenaamde valleien - de lokale energieminima van elektronen - en lijkt op een van de mechanismen die fotovoltaïsche effecten verklaren van 2D-materialen die aan licht worden blootgesteld. De tweede is te wijten aan een specifiek effect (Berry-fase) dat de snelheid beïnvloedt van deze elektronen die als een groep reizen en resulteren in intrigerende verschijnselen, zoals afwijkende en quantum Hall-effecten.

Het team analyseerde de eigenschappen van de akoesto-elektrische stroom, suggereert een manier om de conventionele, kromtrekken, en Hall stromen onafhankelijk van elkaar. Dit maakt het gelijktijdig gebruik van zowel optische als akoestische technieken mogelijk om de voortplanting van ladingsdragers in nieuwe 2D-materialen te regelen, nieuwe logische apparaten maken.

De onderzoekers zijn geïnteresseerd in het controleren van de fysieke eigenschappen van deze ultradunne systemen, in het bijzonder die elektronen die vrij kunnen bewegen in twee dimensies, maar stevig opgesloten in de derde. Door de parameters van de elektronen te beteugelen, in het bijzonder hun momentum, draaien, en vallei, het zal mogelijk zijn om technologieën te verkennen die verder gaan dan siliciumelektronica. Bijvoorbeeld, MoS ₂ heeft twee districtsvalleien, die in de toekomst mogelijk kunnen worden gebruikt voor bitopslag en -verwerking, waardoor het een ideaal materiaal is om je in valleytronics te verdiepen.

"Onze theorie opent een manier om daltransport te manipuleren met akoestische methoden, uitbreiding van de toepasbaarheid van valleytronic-effecten op acous-elektronische apparaten, " legt Ivan Savenko uit, leider van het Light-Matter Interaction in Nanostructures Team bij PCS.