Synchronized charge oscillations in correlated electron systems
Synchronized charge oscillations in correlated electron systems
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DOI：
10.1038/srep04964
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发表时间：
2014-05-14
影响因子：
4.6
通讯作者：
Datta S
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Shukla N;Parihar A;Freeman E;Paik H;Stone G;Narayanan V;Wen H;Cai Z;Gopalan V;Engel-Herbert R;Schlom DG;Raychowdhury A;Datta S
强相关相表现出集体载流子动力学，如果利用得当，可以实现新的功能和应用。在本文中，我们研究了一个典型的MIT系统--二氧化钒(VO2)中的电振荡现象。我们表明，这种振荡行为的关键是利用负反馈机制诱导和稳定非滞后和自发可逆的相变的能力。进一步，我们研究了这种基于VO2的弛豫振子的同步和耦合动力学，并通过实验和模拟表明，这种耦合振子系统表现出丰富的非线性动力学，包括频率和相位同步的电荷振荡。我们利用非滞后可逆相变区的方法也适用于其他呈现金属-绝缘体相变的相关系统，并可能成为基于振子的非布尔计算的潜在候选者。
Strongly correlated phases exhibit collective carrier dynamics that if properly harnessed can enable novel functionalities and applications. In this article, we investigate the phenomenon of electrical oscillations in a prototypical MIT system, vanadium dioxide (VO2). We show that the key to such oscillatory behaviour is the ability to induce and stabilize a non-hysteretic and spontaneously reversible phase transition using a negative feedback mechanism. Further, we investigate the synchronization and coupling dynamics of such VO2 based relaxation oscillators and show, via experiment and simulation, that this coupled oscillator system exhibits rich non-linear dynamics including charge oscillations that are synchronized in both frequency and phase. Our approach of harnessing a non-hysteretic reversible phase transition region is applicable to other correlated systems exhibiting metal-insulator transitions and can be a potential candidate for oscillator based non-Boolean computing.
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