来源：两江科技评论
基于谷自由度而非电荷的谷电子学，有希望用于下一代的信息设备。尽管基于激子注入或低温下横向电流法的非局部响应，可探索许多有趣的谷电子特性。然而，在室温下，类似于电子设备中的晶体管的谷电子基本模块的研究依然欠缺。在这篇论文中，作者利用手性纳米新月形等离激元天线，在线性极化红外激发下通过热电子注入，在MoS2中选择性的产生谷极化的载流子。通过这种方法制造的谷晶体管可以在室温下运行，传播，检测和操纵谷值信息的全过程。该研究以题目“Room-temperature valleytronic transistor”发表在国际期刊《Nature Nanotechnology》上。
在传统硅晶体管中，谷是一个大家讨厌的东西，因为它降低了电子在没有散射情况（能量耗散）下的运动速度。同样的，在有关基于量子信息的器件方面的研究时，谷被认为是退相干的来源（导致了信息量子部分丢失），同时还能阻碍了量子比特（量子力学中类似比特的单位）对所储存信息的维护。而谷电子学与其恰恰相反，它是利用谷并发挥其优势。然而，在室温下，类似于电子设备中的谷电子基本模块（例如谷晶体管）的研究依然欠缺。“研究成果”
本文中，作者报道了一种基于谷电子学的谷晶体管，它可以在室温下生成，传播，检测和操纵谷值信息的全过程。作者利用手性新月形等离激元天线，在线性极化红外激发下通过热电子注入，在MoS2中选择性的产生谷极化的载流子。即使在没有充电电流的情况下，也可以在谷霍尔结构中检测到这些寿命长的谷极化自由载流子，并且可以通过漂移传播超过18 μm的距离。此外，静电门控能够调制谷值霍尔电压。电谷霍尔输出可以驱动级联级的谷操纵，从而使该器件能够用作具有纯谷电子输入/输出的无电荷电流的晶体管。作者的结果证明了通过谷自由度编码和处理信息的可能性，并提供了一种研究量子材料中贝里曲率偶极子的通用策略。
“图文速览”
图1. (a) 器件的示意图和能带图。该器件包括一个标准的MoS2晶体管，两个横向霍尔探头（分别称为探头a和探头b，它们之间的电压降为VH）和专门对准的手性等离激元天线阵列。图仅展示源漏电压Vds <0的情况，Ex和Ez表示由Vds和栅极电压Vg引起的外部电场的方向。A代表电流表。(b) 计算的光学手性的局部增强。入射源是1,550 nm的线性偏振单色光，其偏振方向沿纳米新月形天线的长轴（由黑色箭头指示）。它表明线性极化激光激发的LCP（左圆极化）和RCP（右圆极化）分量在空间上通过手性纳米新月等离激元天线进行分类。彩色条表示光学手性的增强。比例尺，40 nm。简化的能带图说明了在MoS2中谷极化的电子守恒性热载流子注入。(b) 典型的谷晶体管的光学图像。还显示了实验装置的电气连接。比例尺，9 μm。
图2. 谷电子晶体管中谷电流的检测和传输。(a)(b) 样品2的谷霍尔电压图绘。(Vds = 0.7 V和-0.7 V)。白色虚线表示金属电极的边缘。彩色条表示霍尔电压VH的强度。比例尺，4μm。(c) 在线性偏振激光（1,550 nm和532 nm）照射下，谷霍尔电压（VH）作为Vds的函数。区域S（D）代表(a)和(b)中S（D）电极周围的响应区域。通过将线性偏振激光聚焦在VHE“热点”上进行测量。1,550 nm和532 nm测试的功率分别设置为2.82 mW和0.13 mW。(d) 分别在十个用于漂移（顶部面板）和扩散（底部面板）传输的器件中测量的谷霍尔电压的统计数据。对于不同的传播长度λ，总结了所测量的霍尔信号（通过偏置Vds归一化）。不同的颜色对应于不同的器件。虚线表示实验器件的本底噪声。误差线表示每个单独数据点的2σ不确定性。
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