结构光控制磁场的可重构电子电路

      对半导体电流的空间和时间控制构成了现代电子和信息处理的基础。在金属氧化物半导体电路中，电流控制来自于局限于固定金属特征表面的电场。最先进的光刻技术使电子在纳米尺度上实现三维路由，但每个局部漂移电流元件的方向是由导线或电极在空间上的方向预先决定的。此外，传统电力互连的损耗和电容将电流的操纵速率限制在几千兆赫的数量级。或者，电流可以通过电子跃迁中的量子干涉、光导开关、光电效应、位移电流或强场光激发过程进行光激发，使太赫兹下的光电控制达到佩太赫兹速率。一个尚未被探索的非常吸引人的技术问题是，电子元器件甚至整个电路是否可以通过光激发动态地引入半导体中，使它们独立于光刻定义的结构。这种灵活性将使外部操作或优化电路的功能，并可以缓解长期存在的技术挑战，如传统电线的充电时间。

       使用可见到中红外光对半导体电子跃迁的量子干涉是一种概念上简单但非常强大的电流控制方法。当半导体被光脉冲照射时，从价带到导带的晶体动量相关的跃迁速率共同依赖于电子带结构和时变的电场激发。双色光或宽带光可以在某些晶体动量下引入两个或两个以上的平行跃迁通道，使量子干涉成为一种相干控制的形式。现代光学技术在光的空间、矢量和时间特性方面提供了巨大的灵活性。传统相干控制的一个自然扩展是对半导体应用空间结构的激光模式来控制激发电流的空间排列。最近的工作表明激发和测量了类似于光学模式的电场的电流模式，但只有一个固定模式的可用性阻止了电流布置的任何灵活性。对复杂电流模式的动态控制将需要来自许多空间模式的贡献，或对光的空间调制。

       近日，来自加拿大渥太华大学的K. Jana, K. R. Herperger等人将编码到光束波前的信息转换为半导体中的电流排列。该文章表明，通过控制双色场的一个分量的相位和极化，显示技术提供了完全自由地在方向和相位延迟之间的一对一映射中确定当前方向的逐像素。相关工作发表在《Nature photonics》上。

       文章链接：https://doi.org/10.1038/s41566-021-00832-9