Команда швейцарской Политехники (EPFL) создала новый тип транзистора — ключевого «строительного блока» электронных схем — использующий экситоны (квазичастица, состоящая из электрона и дырки) вместо электронов. Заставить его эффективно работать при комнатной температуре удалось благодаря применению полупроводящих 2D-материалов.

Статья об этом исследовании была опубликована вчера журналом Nature. Она может иметь далекоидущие последствия для экситоники — наряду с фотоникой и спинтроникой это одно из перспективных направлений возможной эволюции электроники.

Свойства экситонов в контексте электронных схем начали изучать совсем недавно. Энергия экситонов всегда считалась очень нестабильной, а их время жизни до рекомбинации с излучением фотона — слишком коротким, чтобы представлять практический интерес. Вдобавок, управлять экситонами в схемах удавалось только при очень низких температурах (около –173 °C).

Открытие учёными EPFL способа контролировать продолжительность жизни экситонов является прорывом для исследований в этой области. Они показали, что экситоны в двумерных полупроводниках — диселениде вольфрама (WSe2) и дисульфиде молибдена (MoS2) образуют особенно прочные электростатические связи и не так быстро разрушаются при комнатной температуре.

Они получили особый тип экситонов, с электронами в MoS₂ и дырками в WSe₂, и защитили слои 2D-проводников двумерным изолятором — нитридом бора (BN). Расстояние между компонентами диполя в такой псевдочастице больше, чем в обычных экситонах. Это замедляет процесс возврата электрона к дырке с излучением света и открывает возможность управления диполем с помощью электрического поля.