該研究由能源部勞倫斯伯克利國家實驗室(伯克利實驗室)的Jie Yao和加州大學伯克利分校材料科學與工程系的Shuren Lin領導，其中包括來自新加坡和中國的科學家。伯克利實驗室的分子鑄造廠是美國能源部科學辦公室的一個用戶設施，為這項工作做出了貢獻。

幾十年來，傳統(tǒng)晶體管材料的改進足以維持摩爾定律 - 微芯片制造商的歷史模式將更多的晶體管(以及更多的信息存儲和處理能力)裝入一定體積的硅中。然而，今天，芯片制造商擔心它們很快就會達到傳統(tǒng)材料的基本極限。如果他們不能繼續(xù)將更多的晶體管裝入較小的空間，他們會擔心摩爾定律將會崩潰，從而阻止未來的電路變得比前代電路更小，更強大。

這就是為什么世界各地的研究人員都在尋找可以在較小空間內(nèi)進行計算的新材料，主要是通過利用材料提供的額外自由度 - 換句話說，使用材料的獨特屬性來計算更多的0和1同樣的空間。例如，自旋電子學是晶體管的概念，它利用材料中的電子上下旋轉作為開/關晶體管狀態(tài)。

Valleytronics是另一種新興方法，利用候選晶體材料在特定光照條件下的高選擇性響應來表示它們的開/關狀態(tài) - 即，使用材料的帶結構，使得0和1的信息以單獨的能量存儲電子谷，取決于材料的晶體結構。

在這項新的研究中，研究小組已經(jīng)證明硫化錫(II)能夠吸收不同的光偏振，然后在不同的偏振下選擇性地重新發(fā)射不同顏色的光。這對于同時訪問通常的電子 - 和材料的谷電 - 自由度非常有用，這將大大增加由材料制成的電路的計算能力和數(shù)據(jù)存儲密度。

“我們展示了一種具有獨特能量谷的新材料，可以直接識別和單獨控制，”姚說。“這很重要，因為它為我們提供了一個平臺，讓我們了解如何通過電子攜帶山谷簽名，以及如何在山谷之間輕松存儲和處理信息，這具有科學和工程意義。”

該論文的第一作者林說，這種材料與先前研究的候選谷電子材料不同，因為它在室溫下具有這種選擇性，除了激發(fā)光源之外沒有額外的偏差，這減輕了先前嚴格控制谷的要求。與其先前的材料相比，SnS也更容易加工。

根據(jù)這一發(fā)現(xiàn)，研究人員將能夠開發(fā)可操作的谷電子設備，有朝一日可能會集成到電子電路中。這種新材料中光和谷之??間的獨特耦合也可能為未來的混合電子/光子芯片鋪平道路。

伯克利實驗室的“超越摩爾定律”計劃利用伯克利實驗室和加州大學伯克利分校的基礎科學能力和獨特的用戶設施來評估下一代電子和計算技術的有希望的候選者。其目標是與行業(yè)建立密切的合作伙伴關系，以加快從技術發(fā)現(xiàn)轉向擴大規(guī)模和商業(yè)化所需的時間。