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2025 article

Ferroelectric Control of Interlayer Excitons Enables Nonvolatile Quantum Photonic Memory in Two-Dimensional Heterostructures

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Interlayer excitons in van der Waals heterostructures of monolayer transition metal dichalcogenides possess long lifetimes and pronounced out-of-plane dipole moments, offering a promising platform for nonvolatile quantum photonic memory and reconfigurable valleytronic logic. However, conventional tuning approaches─such as electrostatic gating, strain engineering, and chemical doping─are typically volatile, weakly tunable, or nonretentive, limiting the realization of reliable exciton-based information storage. Here, we demonstrate robust, nonvolatile control of interlayer excitons in MoSe 2 /WSe 2 /CuInP 2 S 6 (CIPS) heterostructures via ferroelectric modulation. The bistable polarization states of the CIPS layer, arising from reversible Cu + ion displacement under external bias, induce persistent in situ P -type and N -type doping at the MoSe 2 /WSe 2 interface. This built-in polarization field enables deterministic modulation of exciton energy, photoluminescence intensity, line width, and valley polarization─all retained under high magnetic field conditions. Leveraging this mechanism, we realize a reprogrammable excitonic memory element with optically addressable binary logic states. Our findings establish ferroelectric control as a scalable and nonvolatile strategy for excitonic device engineering, opening avenues for electrically programmable quantum optoelectronic systems based on two-dimensional materials.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Ferroelectric Control of Interlayer Excitons Enables Nonvolatile Quantum Photonic Memory in Two-Dimensional Heterostructures
Date Crossref
26/09/2025
Éditeur
American Chemical Society (ACS)
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude et ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Institutions déclarées

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Sujets associés

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