Az optoelektronikus eszközök új világa

Egy új világaoptoelektronikus eszközök

A Technion-Izrael Technológiai Intézet kutatói egy koherensen ellenőrzött spin-t fejlesztettek kioptikai lézeregyetlen atomréteg alapján. Ezt a felfedezést az egyetlen atomréteg és a vízszintesen korlátozott fotonikus spinrácsos koherens spin-függő kölcsönhatás tette lehetővé, amely a Rashaba típusú spin-felosztás révén egy magas q-os spin-völgyet támogatja a kontinuumban a kötött állapotok fotonjain keresztül.
Az eredmény, amelyet a Nature Materials közzétett és kiemelte kutatási röviden, előkészíti az utat a koherens spin-rokon jelenségek tanulmányozására a klasszikusban éskvantumrendszerek, és új lehetőségeket nyit meg az elektron- és foton spin alapvető kutatásokhoz, valamint az optoelektronikus eszközökben történő alkalmazásokhoz. A spin optikai forrás egyesíti a foton módot az elektronátmenet és az elektronok és a fotonok közötti centrifugálási információcsere tanulmányozására, valamint a fejlett optoelektronikus eszközök fejlesztésére.

A Spin -völgy optikai mikrokavitásait a fotonikus centrifugálási rácsok inverziós aszimmetria (sárga mag régió) és az inverziós szimmetria (cián burkolat -régió) összekapcsolásával állítják elő.
Ezen források felépítése érdekében előfeltétele a foton vagy az elektronrész két ellentétes spin állapotának közötti spin -degeneráció kiküszöbölése. Ezt általában úgy érik el, hogy egy mágneses mezőt Faraday vagy Zeeman effektus alatt alkalmaznak, bár ezeknek a módszereknek általában erős mágneses mezőt igényelnek, és nem tudnak mikroszource -t előállítani. Egy másik ígéretes megközelítés egy geometriai kamerarendszeren alapul, amely mesterséges mágneses mezőt használ a spin-split fotonállapotok előállításához a lendületben.
Sajnos a spin-osztott állapotok korábbi megfigyelései nagymértékben támaszkodtak az alacsony tömegű faktor szaporodási módokra, amelyek káros korlátozásokat okoznak a források térbeli és időbeli koherenciájára. Ezt a megközelítést akadályozza a blokkolt lézer-szerelő anyagok centrifugálási jellege is, amelyek nem tudják vagy nem használhatók egyszerűen az aktív ellenőrzéshezfényforrások, különösen, ha szobahőmérsékleten nincs mágneses mezők.
A magas Q spin-oldó állapotok elérése érdekében a kutatók különféle szimmetriákkal készített fotonikus centrifugálási rácsokat építettek, ideértve az inverziós aszimmetriával rendelkező magot és a WS2 egyrétegű inverziós szimmetrikus borítékot, hogy oldalirányban korlátozott centrifugálási völgyeket hozzanak létre. A kutatók által használt alapvető inverz aszimmetrikus rácsnak két fontos tulajdonsága van.
A kontrollálható, spin-függő kölcsönös rácsvektor, amelyet a heterogén anizotróp nanopórus geometriai fázistér-variációja okoz, amelyből áll. Ez a vektor a spin-degradációs sávot két spin-polarizált ágra osztja a lendület térben, amelyet a Photonic Rushberg-effektusnak hívnak.
Egy pár magas Q szimmetrikus (kvázi) kötött állapot a kontinuumban, nevezetesen ± K (Brillouin sávszög) foton spin -völgyek a centrifugáló ágak szélén, az egyenlő amplitúdók koherens szuperpozícióját képezik.
Koren professzor megjegyezte: „A WS2 monolidokat hasznos anyagként használtuk, mivel ez a közvetlen sáv-rés-átmeneti fém-diszulfid egyedi völgyi pszeudo-spin-vel rendelkezik, és széles körben vizsgálták alternatív információs hordozóként a völgyi elektronokban. Pontosabban, ± K '-völgyi excitonjaikat (amelyek sík spin-polarizált dipólex-kibocsátók formájában sugároznak) szelektíven gerjeszthetők a spin-polarizált fény szerint a völgy összehasonlító szelekciós szabályai szerintoptikai forrás.
Az egyrétegű integrált spin-völgy mikrokavitásban a ± K 'völgyi excitonokat a ± K Spin-völgy állapotához kapcsolják polarizáció illesztéssel, és a centrifugálási exciton lézert szobahőmérsékleten erős fényvisszaverődéssel valósítják meg. Ugyanakkor alézerA mechanizmus az eredetileg fázisfüggetlen ± K 'völgyi excitonokat vezeti, hogy megtalálják a rendszer minimális veszteségállapotát, és helyreállítsák a lezárási korrelációt a ± K spin-völgygel szemben lévő geometriai fázis alapján.
Az e lézermechanizmus által vezérelt völgyi koherencia kiküszöböli az időszakos szórás alacsony hőmérsékleti elnyomásának szükségességét. Ezenkívül a Rashba egyrétegű lézer minimális veszteségi állapotát lineáris (kör alakú) szivattyú polarizációval lehet modulálni, amely lehetőséget ad a lézerintenzitás és a térbeli koherencia szabályozására. ”
Hasman professzor elmagyarázza: „A felfedezettfotonikusA Spin Valley Rashba-effektus általános mechanizmust biztosít a felületi kibocsátó spin optikai források felépítéséhez. Az egyrétegű integrált spin-völgy mikrokavitásban bemutatott völgyi koherencia egy lépéssel közelebb hozza nekünk a kvantuminformációk összefonódásának eléréséhez a ± K 'völgyi excitonok között a kvitek útján.
Csapatunk hosszú ideje fejleszti a spin -optikát, és hatékony eszközként használja a Photon Spin -t az elektromágneses hullámok viselkedésének szabályozására. 2018-ban, amelyet a Valley Pseudo-spin érdekel kétdimenziós anyagokban, hosszú távú projektet indítottunk az atomszintű spin optikai források aktív ellenőrzésének vizsgálatára mágneses mezők hiányában. A nem helyi bogyós fázishibamodellt használjuk a koherens geometriai fázis megszerzésének problémájának megoldására az egyetlen völgyi excitonból.
Az excitonok közötti erős szinkronizációs mechanizmus hiánya miatt azonban a több völgyi excitonok alapvető koherens szuperpozíciója a Rashuba egyrétegű fényforrásban továbbra is megoldatlan. Ez a probléma arra ösztönöz bennünket, hogy gondolkodjunk a High Q fotonok Rashuba modelljéről. Az új fizikai módszerek innovációja után megvalósítottuk a Rashuba egyrétegű lézerét, amelyet ebben a cikkben ismertetünk. ”
Ez az eredmény előkészíti az utat a koherens spin -korrelációs jelenségek tanulmányozásához a klasszikus és a kvantummezőkön, és új utat nyit meg a spintronikus és fotonikus optoelektronikus eszközök alapvető kutatásához és felhasználásához.