Optoelektronik cihazların yeni dünyası

Yeni bir dünyaoptoelektron cihazlar

Technion-İsrail Texnologiya İnstitutunun tədqiqatçıları əlaqəli şəkildə idarə olunan spin inkişaf etdirdiləroptik lazertək atom təbəqəsinə əsaslanır. Bu kəşf tək atom təbəqəsi ilə kontinuumda bağlı vəziyyətlərin fotonlarının Raşaba tipli spin parçalanması vasitəsilə yüksək Q spinli vadini dəstəkləyən üfüqi olaraq məhdudlaşdırılmış fotonik spin şəbəkəsi arasında əlaqəli spindən asılı qarşılıqlı təsir nəticəsində mümkün olmuşdur.
“Nature Materials” jurnalında dərc olunmuş və onun tədqiqat brifinqində vurğulanan nəticə, klassik və koherent spinlə əlaqəli hadisələrin öyrənilməsinə yol açır.kvant sistemləri, və optoelektronik cihazlarda elektron və foton spininin fundamental tədqiqatları və tətbiqləri üçün yeni imkanlar açır. Spin optik mənbə foton rejimini elektron keçidi ilə birləşdirir, bu elektronlar və fotonlar arasında spin məlumat mübadiləsini öyrənmək və qabaqcıl optoelektronik cihazları inkişaf etdirmək üçün bir üsul təmin edir.

Spin vadisinin optik mikro boşluqları, inversiya asimmetriyası (sarı nüvə bölgəsi) və inversiya simmetriyası (siyan örtük bölgəsi) ilə fotonik spin qəfəslərinin qarşılıqlı əlaqəsi ilə qurulur.
Bu mənbələri qurmaq üçün ilkin şərt foton və ya elektron hissəsində iki əks spin vəziyyəti arasında spin degenerasiyasını aradan qaldırmaqdır. Bu adətən Faraday və ya Zeeman effekti altında maqnit sahəsi tətbiq etməklə əldə edilir, baxmayaraq ki, bu üsullar adətən güclü maqnit sahəsi tələb edir və mikromənbə yarada bilmir. Digər perspektivli yanaşma, impuls məkanında fotonların spin-parçalanma vəziyyətlərini yaratmaq üçün süni maqnit sahəsindən istifadə edən həndəsi kamera sisteminə əsaslanır.
Təəssüf ki, spin parçalanma vəziyyətlərinin əvvəlki müşahidələri əsasən mənbələrin məkan və zaman uyğunluğuna mənfi məhdudiyyətlər qoyan aşağı kütləli faktorların yayılma rejimlərinə əsaslanırdı. Bu yanaşma həm də aktiv şəkildə idarə etmək üçün istifadə edilə bilməyən və ya asanlıqla istifadə edilə bilməyən bloklu lazer qazanma materiallarının spinlə idarə olunan təbiəti ilə maneə törədir.işıq mənbələri, xüsusilə otaq temperaturunda maqnit sahələrinin olmaması halında.
Yüksək Q spin-parçalanma vəziyyətlərinə nail olmaq üçün tədqiqatçılar müxtəlif simmetriyalara malik fotonik spin qəfəsləri, o cümlədən inversiya asimmetriyasına malik nüvə və WS2 tək qatı ilə inteqrasiya olunmuş inversiya simmetrik zərfləri, yanal olaraq məhdudlaşdırılmış fırlanma vadiləri yaratdılar. Tədqiqatçıların istifadə etdiyi əsas tərs asimmetrik qəfəs iki mühüm xüsusiyyətə malikdir.
Onlardan ibarət heterojen anizotropik nanoməsamələrin həndəsi faza fəzasının dəyişməsi nəticəsində idarə olunan spindən asılı qarşılıqlı qəfəs vektoru. Bu vektor spin deqradasiya zolağını fotonik Rushberq effekti kimi tanınan impuls fəzasında iki spin-polyarlaşmış budağa ayırır.
Kontinuumda bir cüt yüksək Q simmetrik (kvazi) bağlı vəziyyətlər, yəni spin parçalayan budaqların kənarında ±K (Brillouin bandı Bucağı) foton spin dərələri bərabər amplitudaların ardıcıl superpozisiyasını təşkil edir.
Professor Koren qeyd etdi: “Biz qazanc materialı kimi WS2 monolidlərindən istifadə etdik, çünki bu birbaşa zolaq boşluğuna keçid metal disulfidi unikal vadi psevdo-spininə malikdir və vadi elektronlarında alternativ məlumat daşıyıcısı kimi geniş şəkildə tədqiq edilmişdir. Xüsusilə, onların ±K 'vadi eksitonları (müstəvi spin-qütbləşmiş dipol emitentlər şəklində şüalanır) vadinin müqayisə seçim qaydalarına uyğun olaraq spin-polyarlaşdırılmış işıqla seçici şəkildə həyəcanlana bilər və beləliklə, maqnit cəhətdən sərbəst fırlanmanı aktiv şəkildə idarə edir.optik mənbə.
Bir qatlı inteqrasiya olunmuş spin vadisi mikroboşluğunda ±K 'vadisi excitonları polarizasiya uyğunluğu ilə ±K spin vadisi vəziyyətinə birləşdirilir və otaq temperaturunda spin exciton lazeri güclü işıq əks əlaqəsi ilə həyata keçirilir. Eyni zamanda,lazermexanizm sistemin minimum itki vəziyyətini tapmaq və ±K fırlanma vadisinin əksinə olan həndəsi faza əsasında bağlanma korrelyasiyasını yenidən qurmaq üçün ilkin mərhələdə fazadan asılı olmayan ±K 'vadisi eksitonlarını hərəkətə gətirir.
Bu lazer mexanizmi ilə idarə olunan vadi koherentliyi, aralıq səpilmənin aşağı temperaturda yatırılması ehtiyacını aradan qaldırır. Bundan əlavə, Rashba monolayer lazerinin minimum itki vəziyyəti xətti (dairəvi) nasos qütbləşməsi ilə modulyasiya edilə bilər ki, bu da lazer intensivliyini və məkan uyğunluğunu idarə etmək üçün bir yol təqdim edir.
Professor Hasman izah edir: “Açığa çıxanfotonikspin valley Rashba effekti səthi emissiya edən spin optik mənbələrinin qurulması üçün ümumi mexanizm təmin edir. Bir qatlı inteqrasiya olunmuş spin vadisi mikroboşluğunda nümayiş etdirilən vadi uyğunluğu bizi kubitlər vasitəsilə ±K 'vadi eksitonları arasında kvant məlumat dolaşıqlığına nail olmağa bir addım yaxınlaşdırır.
Uzun müddətdir ki, komandamız elektromaqnit dalğalarının davranışını idarə etmək üçün effektiv vasitə kimi foton spinindən istifadə edərək spin optikasını inkişaf etdirir. 2018-ci ildə ikiölçülü materiallarda vadi psevdo-fırlanması ilə maraqlanaraq, maqnit sahələrinin olmadığı şəraitdə atom miqyaslı spin optik mənbələrinə aktiv nəzarəti araşdırmaq üçün uzunmüddətli layihəyə başladıq. Tək vadi eksitonundan koherent həndəsi fazanın alınması problemini həll etmək üçün yerli olmayan Berry faza qüsur modelindən istifadə edirik.
Bununla birlikdə, eksitonlar arasında güclü sinxronizasiya mexanizminin olmaması səbəbindən, əldə edilmiş Raşuba tək qatlı işıq mənbəyində çoxlu vadi eksitonlarının fundamental əlaqəli superpozisiyası həll edilməmiş olaraq qalır. Bu problem bizi yüksək Q fotonlarının Raşuba modeli haqqında düşünməyə ruhlandırır. Yeni fiziki metodlar tətbiq etdikdən sonra biz bu məqalədə təsvir edilən Raşuba tək qatlı lazerini tətbiq etdik.”
Bu nailiyyət klassik və kvant sahələrində koherent spin korrelyasiya hadisələrinin tədqiqinə yol açır və spintronik və fotonik optoelektronik cihazların əsas tədqiqatı və istifadəsi üçün yeni yol açır.