Jauna optoelektronisko ierīču pasaule

Jauna pasauleoptoelektroniskās ierīces

Pētnieki Technion-Israel Tehnoloģiju institūtā ir izstrādājuši saskaņoti kontrolētu griešanosoptiskais lāzerspamatojoties uz vienu atomu slāni. Šis atklājums bija iespējams, pateicoties saskaņotai no spin atkarīgai mijiedarbībai starp vienu atomu slāni un horizontāli ierobežotu fotonisko spin režģi, kas atbalsta augsta Q spin ieleju caur Rashaba tipa spin sadalīšanu saistīto stāvokļu fotonu kontinuumā.
Rezultāts, kas publicēts Nature Materials un uzsvērts pētījuma pārskatā, paver ceļu saskaņotu ar spinu saistītu parādību izpētei klasiskajā unkvantu sistēmas, un paver jaunas iespējas fundamentālai izpētei un elektronu un fotonu griešanās pielietojumam optoelektroniskajās ierīcēs. Spin optiskais avots apvieno fotonu režīmu ar elektronu pāreju, kas nodrošina metodi spin informācijas apmaiņas starp elektroniem un fotoniem pētīšanai un progresīvu optoelektronisko ierīču izstrādei.

Spin ielejas optiskie mikrodobumi tiek veidoti, savienojot fotoniskos spin režģus ar inversijas asimetriju (dzeltenais serdes apgabals) un inversijas simetriju (ciāna apšuvuma reģions).
Lai izveidotu šos avotus, priekšnoteikums ir novērst spin deģenerāciju starp diviem pretējiem spin stāvokļiem fotonu vai elektronu daļā. To parasti panāk, pielietojot magnētisko lauku Faradeja vai Zēmana efektā, lai gan šīm metodēm parasti ir nepieciešams spēcīgs magnētiskais lauks un tās nevar radīt mikroavotu. Vēl viena daudzsološa pieeja ir balstīta uz ģeometrisku kameru sistēmu, kas izmanto mākslīgo magnētisko lauku, lai ģenerētu fotonu spin-šķelto stāvokļus impulsa telpā.
Diemžēl iepriekšējie spin sadalīšanas stāvokļu novērojumi ir lielā mērā balstījušies uz zemas masas faktoru izplatīšanās režīmiem, kas rada negatīvus ierobežojumus avotu telpiskajai un laika saskaņotībai. Šo pieeju kavē arī bloku lāzera pastiprinājuma materiālu griešanās kontrolētais raksturs, ko nevar vai nevar viegli izmantot aktīvai kontrolei.gaismas avoti, īpaši, ja istabas temperatūrā nav magnētisko lauku.
Lai sasniegtu augstas Q spin sadalīšanas stāvokļus, pētnieki izveidoja fotoniskus spin režģus ar dažādām simetrijām, ieskaitot kodolu ar inversijas asimetriju un inversijas simetrisko apvalku, kas integrēts ar vienu WS2 slāni, lai radītu sāniski ierobežotas spin ielejas. Pētnieku izmantotajam pamata apgrieztajam asimetriskam režģim ir divas svarīgas īpašības.
Kontrolējams no spin atkarīgais atgriezeniskā režģa vektors, ko izraisa no tiem sastāvošā neviendabīgā anizotropā nanopora ģeometriskās fāzes telpas variācijas. Šis vektors sadala spin degradācijas joslu divās spin polarizētās zarās impulsa telpā, ko sauc par fotonisko Rašberga efektu.
Pāris augstas Q simetriskas (kvazi) saistītu stāvokļu kontinuumā, proti, ±K (Brillouin joslas leņķa) fotonu spin ielejas spinu sadalošo zaru malās, veido saskaņotu vienādu amplitūdu superpozīciju.
Profesors Korens atzīmēja: "Mēs izmantojām WS2 monolīdus kā pastiprināšanas materiālu, jo šim tiešajam joslas spraugas pārejas metāla disulfīdam ir unikāls ielejas pseido spins, un tas ir plaši pētīts kā alternatīvs informācijas nesējs ielejas elektronos. Konkrēti, to ±K ielejas eksitonus (kas izstaro plakanu spin-polarizētu dipolu emitētāju veidā) var selektīvi ierosināt ar spin-polarizētu gaismu saskaņā ar ielejas salīdzināšanas atlases noteikumiem, tādējādi aktīvi kontrolējot magnētiski brīvo griešanos.optiskais avots.
Viena slāņa integrētā spin ielejas mikrodobumā ± K 'ielejas eksitoni ir savienoti ar ± K spin ielejas stāvokli, izmantojot polarizācijas saskaņošanu, un spin eksitona lāzers istabas temperatūrā tiek realizēts ar spēcīgu gaismas atgriezenisko saiti. Tajā pašā laikā,lāzersmehānisms virza sākotnēji no fāzes neatkarīgos ± K ielejas eksitonus, lai atrastu sistēmas minimālo zudumu stāvokli un atjaunotu bloķēšanas korelāciju, pamatojoties uz ģeometrisko fāzi, kas atrodas pretī ± K griešanās ielejai.
Ielejas saskaņotība, ko virza šis lāzera mehānisms, novērš nepieciešamību pēc zemas temperatūras slāpēšanas periodiskas izkliedes. Turklāt Rashba monoslāņu lāzera minimālo zudumu stāvokli var modulēt ar lineāro (apļveida) sūkņa polarizāciju, kas nodrošina veidu, kā kontrolēt lāzera intensitāti un telpisko koherenci.
Profesors Hasmans skaidro: “Atklātaisfotonisksspin valley Rashba efekts nodrošina vispārēju mehānismu virsmu izstarojošu spin optisko avotu konstruēšanai. Ielejas saskaņotība, kas parādīta viena slāņa integrētā griešanās ielejas mikrodobumā, pieved mūs soli tuvāk kvantu informācijas sapīšanās sasniegšanai starp ± K ielejas eksitoniem, izmantojot kubitus.
Ilgu laiku mūsu komanda ir izstrādājusi spin optiku, izmantojot fotonu spin kā efektīvu instrumentu elektromagnētisko viļņu uzvedības kontrolei. 2018. gadā, ieintriģējot ielejas pseido-spinību divdimensiju materiālos, mēs sākām ilgtermiņa projektu, lai izpētītu atomu mēroga spin optisko avotu aktīvo vadību, ja nav magnētisko lauku. Mēs izmantojam nelokālo Berija fāzes defektu modeli, lai atrisinātu problēmu, kā iegūt saskaņotu ģeometrisko fāzi no viena ielejas eksitona.
Tomēr, tā kā starp eksitoniem nav spēcīga sinhronizācijas mehānisma, Rashuba viena slāņa gaismas avotā sasniegtā vairāku ielejas eksitonu fundamentālā saskaņotā superpozīcija joprojām nav atrisināta. Šī problēma iedvesmo mūs domāt par Rashuba augsta Q fotonu modeli. Pēc jaunu fizisko metožu ieviešanas mēs esam ieviesuši šajā rakstā aprakstīto Rashuba viena slāņa lāzeru.
Šis sasniegums paver ceļu saskaņotu spin korelācijas parādību izpētei klasiskajos un kvantu laukos un paver jaunu ceļu spintronisko un fotonisko optoelektronisko ierīču fundamentālajai izpētei un izmantošanai.