新型信息器件(自旋器件、微纳能谷电子器件)

•   电子具有电荷和自旋两个自由度，以往用的都是电荷这一自由度。但由于量子效应的限制，传统芯片的发展面临着摩尔定律的终结。后摩尔定律时代，自旋电子学是一个十分重要的研究方向。自旋电子器件基于电子自旋进行信息的传递、处理与存储，自旋电子器件相比于微电子器件，具有非易失性(non-volatility)、存储密度高、能耗低、响应快等多种优点，能成功解决摩尔定律的时效性。

• 二维材料谷电子学是一门新兴的学科，它研究二维材料的电子特性和器件的应用。它是由一系列二维材料，如石墨烯、二硫化钼、碳纳米管和二维氧化物等组成的。这些材料具有超高的导电性、抗热性和抗拉伸性，可以用于制造新型电子器件。二维材料谷电子学可以用于制造新型的电子器件，如超薄显示器、超快速电路、低功耗芯片和可穿戴设备等。它们的特点在于具有较低的功耗、较高的速度和较小的尺寸，可以用于替代传统的电子器件。此外，二维材料谷电子学还可以用于制造新型的光电器件，如光伏电池、可见光探测器和光纤传感器等。二维材料谷电子学的发展将为电子行业带来新的机遇和挑战，将为人们的生活带来更多的便利和改善。

• 我们科研组在自旋电子学方面的主要研究内容是将其与新型二维材料结合起来。由于二维材料自旋弛豫时间长，自旋扩散距离长等优点(如石墨烯)，比基于传统金属材料和半导体材料的自旋电子学更具优势。而且使用不同的二维材料可以组成异质结结构，会出现很多新颖的特性。如Graphene/TMDC异质结，由于TMDC的强自旋轨道耦合作用，会发生自旋相关的散射，这可以很好的弥补石墨烯无磁矩，无法操控电子自旋的问题。

• 课题组谷电子学的研究目标旨在拓展谷材料的备选范围，采用先进的微纳加工工艺制备谷自由度量子器件，通过光、电、磁场等外在条件打破谷之间的简并，并使之谷极化，探索其弛豫和退相干机制，实现谷量子器件中的谷和自旋霍尔效应，并提供其在信息存储领域应用的可能性。