Yeni bir dünyaoptoelektron cihazlar
Technion-Israel Texnologiya İnstitutunun tədqiqatçıları ardıcıl idarə olunan bir fırlanma mexanizmi hazırlayıblar.optik lazertək atom təbəqəsinə əsaslanır. Bu kəşf tək atom təbəqəsi ilə üfüqi şəkildə məhdudlaşdırılmış fotonik spin qəfəsi arasında əlaqəli spin-asılı qarşılıqlı təsir nəticəsində mümkün olmuşdur ki, bu da kontinuumda bağlı vəziyyətlərdəki fotonların Raşaba tipli spin parçalanması yolu ilə yüksək Q spin vadisini dəstəkləyir.
Nature Materials jurnalında dərc olunmuş və tədqiqat xülasəsində vurğulanmış nəticə, klassik vəkvant sistemləri, və optoelektron cihazlarda elektron və foton spininin fundamental tədqiqatları və tətbiqləri üçün yeni yollar açır. Spin optik mənbəyi foton rejimini elektron keçidi ilə birləşdirir ki, bu da elektronlar və fotonlar arasında spin məlumat mübadiləsini öyrənmək və qabaqcıl optoelektron cihazlar hazırlamaq üçün bir metod təmin edir.
Spin vadisi optik mikroboşluqları fotonik spin qəfəslərini inversiya asimmetriyası (sarı nüvə bölgəsi) və inversiya simmetriyası (firuzəyi örtük bölgəsi) ilə birləşdirməklə qurulur.
Bu mənbələri qurmaq üçün ilkin şərt foton və ya elektron hissəsində iki əks spin vəziyyəti arasındakı spin degenerasiyasını aradan qaldırmaqdır. Bu, adətən Faraday və ya Zeeman effekti altında maqnit sahəsi tətbiq etməklə əldə edilir, baxmayaraq ki, bu metodlar adətən güclü maqnit sahəsi tələb edir və mikromənbə yarada bilmir. Digər perspektivli yanaşma, impuls fəzasında fotonların spin-bölünmə vəziyyətlərini yaratmaq üçün süni maqnit sahəsindən istifadə edən həndəsi kamera sisteminə əsaslanır.
Təəssüf ki, spin bölünmə vəziyyətlərinin əvvəlki müşahidələri əsasən aşağı kütləli faktor yayılma rejimlərinə əsaslanırdı ki, bu da mənbələrin məkan və zaman uyğunluğuna mənfi məhdudiyyətlər qoyur. Bu yanaşma həmçinin aktiv şəkildə idarə etmək üçün istifadə edilə bilməyən və ya asanlıqla istifadə edilə bilməyən bloklu lazer qazandıran materialların spinlə idarə olunan təbiəti ilə də çətinləşir.işıq mənbələri, xüsusən də otaq temperaturunda maqnit sahələrinin olmaması halında.
Yüksək Q spin bölünmə vəziyyətlərinə nail olmaq üçün tədqiqatçılar yan tərəfdə məhdudlaşdırılmış spin vadiləri yaratmaq üçün inversiya asimmetriyasına malik nüvə və WS2 tək təbəqəsi ilə inteqrasiya olunmuş inversiya simmetrik örtük daxil olmaqla müxtəlif simmetriyalara malik fotonik spin qəfəsləri qurdular. Tədqiqatçılar tərəfindən istifadə edilən əsas tərs asimmetrik qəfəs iki vacib xüsusiyyətə malikdir.
Onlardan ibarət olan heterojen anizotrop nanoməsaməli cisimlərin həndəsi faza fəzası dəyişkənliyinin yaratdığı idarəolunan spindən asılı qarşılıqlı qəfəs vektoru. Bu vektor, spin deqradasiya zolağını impuls fəzasında fotonik Ruşberq effekti kimi tanınan iki spin-polyarlaşmış budağa bölür.
Kontinuumda bir cüt yüksək Q simmetrik (kvazi) bağlı vəziyyətlər, yəni spin parçalanma budaqlarının kənarındakı ±K (Brilluen zolağı bucağı) foton spin vadiləri bərabər amplitudaların koherent superpozisiyasını əmələ gətirir.
Professor Koren qeyd etdi: “Biz WS2 monolidlərini gücləndirici material kimi istifadə etdik, çünki bu birbaşa zolaq boşluğu keçid metal disulfidi unikal vadi psevdospininə malikdir və vadi elektronlarında alternativ məlumat daşıyıcısı kimi geniş şəkildə tədqiq edilmişdir. Xüsusilə, onların ±K 'vadi eksitonları (müstəvi spin-polyarlaşdırılmış dipol emitentləri şəklində şüalanır) vadi müqayisəsi seçim qaydalarına uyğun olaraq spin-polyarlaşdırılmış işıqla selektiv şəkildə həyəcanlana bilər və beləliklə, maqnit cəhətdən sərbəst fırlanmanı aktiv şəkildə idarə edə bilər.”optik mənbə.
Tək qatlı inteqrasiya olunmuş spin vadisi mikroboşluğunda, ±K' vadisi eksitonları polyarizasiya uyğunluğu ilə ±K spin vadisi vəziyyətinə birləşdirilir və otaq temperaturunda spin eksiton lazeri güclü işıq əks-əlaqəsi ilə həyata keçirilir. Eyni zamanda,lazermexanizm, əvvəlcə fazadan asılı olmayan ±K' vadisi eksitonlarını sistemin minimum itki vəziyyətini tapmağa və ±K spin vadisinin qarşısındakı həndəsi fazaya əsaslanan kilidlənmə korrelyasiyasını yenidən qurmağa sövq edir.
Bu lazer mexanizmi ilə idarə olunan vadi koherentliyi, aralıqlı səpələnmənin aşağı temperaturda yatırılmasına ehtiyacı aradan qaldırır. Bundan əlavə, Rashba monolayer lazerinin minimum itki vəziyyəti, lazer intensivliyini və fəza koherentliyini idarə etmək üçün bir yol təqdim edən xətti (dairəvi) nasos polyarizasiyası ilə modulyasiya edilə bilər.
Professor Hasman izah edir: “Aşkar edilənfotonikspin vadisi Raşba effekti səth şüalandıran spin optik mənbələrinin qurulması üçün ümumi mexanizm təmin edir. Tək qatlı inteqrasiya olunmuş spin vadisi mikroboşluğunda nümayiş etdirilən vadi koherentliyi bizi kubitlər vasitəsilə ±K 'vadisi eksitonları arasında kvant məlumat dolaşıqlığına nail olmağa bir addım daha yaxınlaşdırır.
Uzun müddətdir ki, komandamız elektromaqnit dalğalarının davranışını idarə etmək üçün foton spinindən effektiv bir vasitə kimi istifadə edərək spin optikası inkişaf etdirir. 2018-ci ildə ikiölçülü materiallarda vadinin psevdo-spininə maraq göstərərək, maqnit sahələrinin olmaması halında atom miqyaslı spin optik mənbələrinin aktiv idarə olunmasını araşdırmaq üçün uzunmüddətli bir layihəyə başladıq. Tək bir vadi eksitonundan koherent həndəsi faza əldə etmək problemini həll etmək üçün qeyri-lokal Berry faza qüsuru modelindən istifadə edirik.
Lakin, eksitonlar arasında güclü sinxronizasiya mexanizminin olmaması səbəbindən, Raşuba tək qatlı işıq mənbəyində əldə edilmiş çoxsaylı vadi eksitonlarının fundamental koherent superpozisiyası hələ də həll olunmayıb. Bu problem bizi yüksək Q fotonlarının Raşuba modeli haqqında düşünməyə ruhlandırır. Yeni fiziki metodlarda innovasiyalar tətbiq etdikdən sonra, bu məqalədə təsvir edilən Raşuba tək qatlı lazerini tətbiq etdik.
Bu nailiyyət klassik və kvant sahələrində koherent spin korrelyasiya hadisələrinin öyrənilməsinə yol açır və spintronik və fotonik optoelektronik cihazların əsas tədqiqatı və istifadəsi üçün yeni bir yol açır.
Yazı vaxtı: 12 Mart 2024