【原文链接：https://www.nature.com/articles/s41565-022-01217-x】
集成电路（IC）技术作为现代科技发展的基石，减小芯片尺寸，寻找新的电子自由度并发展新型电子器件，成为科研界和产业界的重要研究方向。近期，由中国科学技术大学研究员陈杨、教授吴东、教授褚家如课题组，华中科技大学教授王凯、教授陆培祥课题组与新加坡国立大学教授仇成伟课题组组成的联合团队在谷电子学与微纳光子学交叉领域取得进展，首次实现了基于混合纳米波导的WS2谷光子的长距离保真传输与定向分发。
该工作中，研究人员构建了一种单入双出的谷光子路由器，实现了能谷信息的定向选择性分发。通过调制入射泵浦光的圆偏振，他们可以在输入端选择性地激发K或K’谷激子。当K’谷激子被激发时，产生的谷光子会定向分发到输出端B；相反地，当K谷激子被激发时，产生的谷光子则会定向分发到输出端。通过计算，这种能谷路径选择比可以达到0.92，而实际测量值也达到了0.46。
这项研究首次实现了能谷信息的长距离保真传输与定向分发，虽然展示的能谷器件功能仍处于初级阶段，但其为下一步搭建大规模谷电子器件网络提供了方案。更重要的是，这种谷电子-光子混合器件为在芯片上同时集成谷电子器件、自旋电子器件与片上光子器件，构建自旋-能谷-光子混合系统提供了新思路。
图1.(a, b)器件示意图及AFM图。(c)两个间隙波导模式的有效波矢和电场分布图。(d，e)在波长为630 nm和810 nm时，右旋和左旋点偶极激发时的拍频电场分布及相应的能谷保真度。
图2. (a, d)仿真得到的能谷分发器在右旋和左旋电偶极激发下的电场分布。(b, e)实验测得的能谷分发器在右旋和左旋电偶极激发下的电场分布。(c, f)右旋和左旋电偶极激发下，实验提取的出射端口A和B的荧光谱。
图3. (a, b) 用于能谷信息单向分发的纳米光路的示意图及测量的荧光照片。
