In uno studio pubblicato su Science Advances , il Prof. Wang Can dell'Istituto di Fisica dell'Accademia Cinese delle Scienze e il Prof. Xu Xiulai dell'Università di Pechino hanno dimostrato per la prima volta la dipendenza della commutazione della polarizzazione della valle e del grado di polarizzazione dal periodo moiré mediante l'ingegneria della torsione in una transizione controllata elettricamente eterobistrati di dicalcogenuro metallico (hBL).
Gli hBL di Van der Waals (vdW) hanno attirato molta attenzione grazie alle loro strutture di bande di energia elettronica e alle diverse proprietà fisiche per potenziali applicazioni optoelettroniche basate sulla valle. Il modello moiré tra diversi monostrati nelle eterostrutture vdW porta naturalmente a un potenziale periodico su scala nanometrica, che offre un'opportunità unica per realizzare la prossima generazione di dispositivi Valleytronic.
L'ingegneria della torsione è un potente strumento per manipolare i gradi di libertà Valley degli eccitoni interstrato (IX). Fornisce un'ulteriore libertà di controllare il potenziale eccitonico, migliorando così la controllabilità delle proprietà della valle. Tuttavia, il controllo dipendente dall'angolo di torsione del potenziale eccitonico e della polarizzazione della valle nelle eterostrutture controllate elettricamente non è stato studiato.
In questo studio, i ricercatori hanno dimostrato che la polarizzazione della valle degli IX può essere controllata efficacemente regolando l'angolo di torsione. Sia il grado di polarizzazione circolare (DCP) che la commutazione della polarizzazione sono controllati elettricamente nel WSe2 fabbricato /WS2 dispositivi eterostruttura con diversi periodi moiré determinati dall'angolo di torsione.
I meccanismi fisici del DCP dipendente dall'angolo di torsione sono stati studiati sperimentalmente sia dal punto di vista intrastrato che interstrato. Un potenziale eccitonico interstrato inferiore ai minimi locali causato da un periodo moiré più ampio porta al confinamento di più eccitoni, con conseguente miglioramento del DCP.
Inoltre, un aumento delle interazioni di scambio elettrone-lacuna intrastrato (e-h) ad un ampio angolo si traduce in una diminuzione della durata della valle intrastrato e in una ridotta polarizzazione iniziale della valle intrastrato, portando infine a una riduzione della polarizzazione della valle interstrato.
Considerando la dipendenza della differenza di potenziale eccitonico dal periodo moiré, i calcoli teorici basati sulla teoria del primo principio mostrano che la differenza del potenziale eccitonico tra due minimi aumenta con l'angolo di torsione, portando ad una maggiore distorsione esterna per i dispositivi con un diametro maggiore ruotare l'angolo per cambiare la polarizzazione.
Sulla base di questo cambio di polarizzazione, i ricercatori hanno anche dimostrato un dispositivo di codifica indirizzabile a valle che fornisce una piattaforma per future memorie non volatili.
