合并狄拉克锥中的谷电子学：全电调控谷滤波器、谷阀与通用可逆逻辑门
介观与纳米尺度物理
2017-12-15 v2 应用物理
摘要
尽管谷电子学作为替代老化CMOS信息处理方案的候选者备受期待，但其进展因缺乏在静电环境下全电操控谷极化的实用方法而严重受阻。本文提出一类基于合并狄拉克锥系统中谷对比输运的全电调控谷滤波器、谷阀与逻辑门。这些器件的核心机制在于赝自旋辅助量子隧穿，当某一谷的赝自旋构型与栅控散射区不匹配时，有效淬灭该谷的输运。谷极化可突变切换至不同状态，并在半无限栅压窗口内保持稳定。在谷阀构型中可实现超过10000%的巨隧穿谷-赝磁阻比。我们进一步提出一种基于谷电子学的逻辑门，可覆盖全部16种二输入布尔逻辑。值得注意的是，可利用谷自由度在二输入通用布尔门中恢复逻辑可逆性。（2+1）极化态——两个不同谷加零极化——重建了一对一的输入到输出映射，这是逻辑可逆性的关键要求，并且由于谷自由度内禀特性，显著降低了可逆电路的复杂度。我们的结果表明，谷电子学与数字逻辑的协同可为基于谷电子学的信息处理与可逆计算提供新范式。
引用
@article{arxiv.1711.05906,
title = {Valleytronics in merging Dirac cones: All-electric-controlled valley filter, valve and universal reversible logic gate},
author = {Yee Sin Ang and Shengyuan A. Yang and C. Zhang and Zhongshui Ma and L. K. Ang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1711.05906},
year = {2017}
}
备注
15 pages, 12 figures, accepted for publication in Physical Review B