推动自旋电子学与量子计算的创新半导体材料

来自 实验室仪器网

研究人员开发出一种有机半导体，可使电子以螺旋状移动。这种半导体可以为自旋电子学和量子计算等下一代计算技术提供动力，或提高电视和智能手机屏幕中OLED显示屏的效率。

研究人员开发的半导体发出圆偏振光，传递有关电子“手性”的信息。大多数无机半导体（如硅）具有对称的内部结构，允许电子向任何方向流动。

手性分子是彼此的左手或右手镜像，在自然界中很常见。尽管手性对于DNA合成等生物过程至关重要，但它很难控制和应用于电子学。

通过将半导体分子堆叠成有序的螺旋柱（左旋或右旋），研究人员使用受自然启发的分子设计技术创建了手性半导体。

这种手性半导体可以应用于显示技术。目前的显示器通常会因为光线的过滤方式而浪费大量能源。研究人员的手性半导体可以自然发光，从而有可能减少能源损失，使屏幕更亮、更节能。

该半导体以三氮杂芳烃(TAT)为基础，可自组装成螺旋状堆叠。这使得电子能够沿着其结构螺旋前进，就像螺丝的螺纹一样。当受到蓝光或紫外光激发时，自组装TAT会发出具有强烈圆偏振的亮绿光——这是迄今为止在半导体中难以实现的效果。TAT的结构允许电子高效移动，同时影响光的发射方式。

研究人员通过修改OLED制造工艺，成功将TAT集成到功能性圆偏振OLED(CP-OLED)中。这些设备实现了卓越的性能，创下了偏振、亮度和效率的记录。

手性半导体代表了有机半导体领域的一项进步，除了显示应用之外，这一突破还对量子计算和自旋电子学（利用电子自旋来存储和处理信息的领域）具有重要意义，有望带来更快、更安全的计算系统。

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