中国科大实现可任意重构的光控微纳米电流通路

　　中国科年夜郭光灿院士团队孙方稳课题组以及国度同步辐射试验室/核迷信技能学院邹崇文课题组互助，经由过程对二氧化钒（VO₂）薄膜局域绝缘态-金属态相变的光学调控，完成外形可肆意重构的微纳米电畅通流畅路，并展示其正在固态自旋量子操控的使用。该结果8月29日以“Reconfigurable photothermal doping filament for selective spin manipulation and addressing”为题颁发正在《美国国度迷信院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences, PNAS）上。

　　对微纳米标准电流的操控以及探测是完成信息以及能量传输的重要手腕，是以后集成电子学以及信息迷信的焦点技能，并正在量子迷信等前沿根蒂根基范畴被普遍研究以及使用。跟着信息处置惩罚需要的增长，基于传统半导体工艺的微纳电子器件愈来愈庞大，功耗愈来愈年夜。可重构电子器件为成长下一代信息技能供给一种新方案，与传统繁多功用电子器件没有同，其可以或许凭据使命需要静态转变本身功用特征，具有正在没有增长集成电子器件数目以及布局庞大度的环境下完成更多功用的后劲。

　　孙方稳课题组以及邹崇文课题组恒久开展跨学科互助，正在可重构量子器件研制以及量子传感到用方面开展了研究。哄骗二氧化钒强联系关系氧化物资料制备类脑神经元布局，并基于金刚石色心自旋传感完成对二氧化钒人工神经元器件的量子成像（Sci.Adv.9, eadg9376(2023)）。

图1 光控电畅通流畅路的写入示用意

　　正在本事情中，研究职员提出了一种“光热掺杂”技能(Photothermal doping)，经由过程扫描聚焦光束，并哄骗其光热效应触发二氧化钒薄膜瞬态绝缘体-金属相变，造成局域“光热掺杂”微区(近似半导体离子注入掺杂)，从而正在微米标准完成肆意外形电畅通流畅路的可重构写入。该要领将光场调控信息映照到电畅通流畅路的空间漫衍，显示出矫捷的电流位置、标的目的、宽度等参数及时调控才能，完成如“S”外形的肆意蜿蜒电流制备。研究职员将该可重构电路器件用于直流、微波旌旗灯号的传输，经由过程电流发生局域电磁旌旗灯号对金刚石色心自旋量子系统的泵浦，完成拉比振荡、冉塞条纹等量子态相关操控。研究职员进一步经由过程对电流外形的肆意调控，联合电流发生的磁场梯度，完成对没有同空间位置固态自旋阵列的抉择性操控，展示了空间找址的才能。

　　基于光控电流的可重构电子器件极年夜晋升了对微纳标准电流节制的矫捷性。后续，研究职员将进一步普及光场调控才能，晋升可重构电畅通流畅路的操控靠得住性以及电流导通才能，完成芯片标准的可肆意重构电流。哄骗光控电路的现场反复编纂才能，完成多功用、高矫捷性、高效率的集成芯片，正在人工智能、新一代信息技能等范畴阐扬重要作用，为完成可扩大的量子操控以及探测器件供给支撑。

图2 哄骗可重构光控电流完成对金刚石色心阵列的抉择性微波操控

　　本文第一作者为量子收集安徽省重点试验室博士生刘志威，通信作者为陈向东副研究员、邹崇文研究员以及孙方稳传授。该事情获得了科技立异2030重年夜名目、中国迷信与波动撑持根蒂根基研究范畴青年团队名目、国度天然迷信基金、安徽省重点研发规划等名目的撑持。

　　论文链接：https://www.pnas.org/doi/abs/10.1073/pnas.2507587122