Donya anyar piranti optoelektronik

Donya anyar sakapiranti optoelektronik

Para peneliti ing Institut Teknologi Technion-Israel wis ngembangake puteran sing dikontrol kanthi koherenlaser optikadhedhasar lapisan atom tunggal. Panemon iki bisa ditindakake amarga interaksi sing gumantung karo spin sing koheren antarane lapisan atom tunggal lan kisi spin fotonik sing diwatesi sacara horisontal, sing ndhukung lembah spin Q dhuwur liwat pamisahan spin tipe Rashaba saka foton saka kahanan sing kaiket ing kontinum.
Asil kasebut, sing diterbitake ing Nature Materials lan disorot ing ringkesan riset, mbukak dalan kanggo panliten babagan fenomena sing ana gandhengane karo spin sing koheren ing klasik lansistem kuantum, lan mbukak dalan anyar kanggo riset dhasar lan aplikasi spin elektron lan foton ing piranti optoelektronik. Sumber optik spin nggabungake mode foton karo transisi elektron, sing nyedhiyakake metode kanggo nyinaoni ijol-ijolan informasi spin antarane elektron lan foton lan ngembangake piranti optoelektronik canggih.

Mikrorongga optik lembah spin dibangun kanthi nggandhengake kisi spin fotonik karo asimetri inversi (wilayah inti kuning) lan simetri inversi (wilayah cladding cyan).
Kanggo mbangun sumber-sumber iki, prasyarate yaiku ngilangi degenerasi spin antarane rong kahanan spin sing ngelawan ing bagean foton utawa elektron. Iki biasane ditindakake kanthi ngetrapake medan magnet ing efek Faraday utawa Zeeman, sanajan metode kasebut biasane mbutuhake medan magnet sing kuwat lan ora bisa ngasilake sumber mikro. Pendekatan liyane sing njanjeni adhedhasar sistem kamera geometris sing nggunakake medan magnet buatan kanggo ngasilake kahanan spin-split foton ing ruang momentum.
Sayange, pengamatan sadurunge babagan kahanan pamisahan spin gumantung banget marang mode propagasi faktor massa rendah, sing nemtokaké watesan sing ora becik marang koherensi spasial lan temporal sumber. Pendekatan iki uga dihambat déning sifat sing dikontrol spin saka bahan gain laser blok, sing ora bisa utawa ora bisa gampang digunakake kanggo ngontrol kanthi aktif.sumber cahya, utamane nalika ora ana medan magnet ing suhu ruangan.
Kanggo nggayuh kahanan pamisahan spin Q dhuwur, para peneliti nggawe kisi spin fotonik kanthi simetri sing beda-beda, kalebu inti kanthi asimetri inversi lan amplop simetris inversi sing diintegrasi karo lapisan tunggal WS2, kanggo ngasilake lembah spin sing diwatesi kanthi lateral. Kisi asimetris inversi dhasar sing digunakake dening para peneliti nduweni rong sifat penting.
Vektor kisi timbal balik sing gumantung karo spin sing bisa dikontrol sing disebabake dening variasi ruang fase geometris saka nanoporous anisotropik heterogen sing kasusun saka dheweke. Vektor iki mbagi pita degradasi spin dadi rong cabang terpolarisasi spin ing ruang momentum, sing dikenal minangka efek fotonik Rushberg.
Sepasang kahanan simetris (kuasi) Q dhuwur ing kontinum, yaiku lembah spin foton ±K (Sudut pita Brillouin) ing pinggir cabang pamisahan spin, mbentuk superposisi koheren kanthi amplitudo sing padha.
Profesor Koren nyathet: "Kita nggunakake monolida WS2 minangka bahan gain amarga disulfida logam transisi celah pita langsung iki nduweni pseudo-spin lembah sing unik lan wis ditliti sacara ekstensif minangka pembawa informasi alternatif ing elektron lembah. Khususé, eksiton lembah ±K '(sing radiasi ing wangun emitor dipol terpolarisasi spin planar) bisa dieksitasi kanthi selektif dening cahya terpolarisasi spin miturut aturan pemilihan perbandingan lembah, saengga aktif ngontrol spin bebas magnetik."sumber optik.
Ing mikrokavitas lembah spin terintegrasi lapisan tunggal, eksiton lembah ±K 'digandhengake karo kahanan lembah spin ±K kanthi pencocokan polarisasi, lan laser eksiton spin ing suhu kamar diwujudake kanthi umpan balik cahya sing kuwat. Ing wektu sing padha,laserMekanisme iki ndorong eksiton lembah ±K 'sing wiwitane ora gumantung fase kanggo nemokake kahanan kerugian minimal sistem lan netepake maneh korelasi penguncian adhedhasar fase geometris sing ngelawan lembah spin ±K.
Koherensi lembah sing didorong dening mekanisme laser iki ngilangi kebutuhan kanggo nyuda suhu rendah saka panyebaran intermiten. Kajaba iku, kahanan kerugian minimal laser monolayer Rashba bisa dimodulasi dening polarisasi pompa linier (bunder), sing nyedhiyakake cara kanggo ngontrol intensitas laser lan koherensi spasial.
Profesor Hasman nerangake: "Sing diungkapakefotonikEfek Rashba lembah spin nyedhiyakake mekanisme umum kanggo mbangun sumber optik spin sing ngetokake permukaan. Koherensi lembah sing dituduhake ing mikrokavitas lembah spin terintegrasi lapisan tunggal nggawa kita selangkah luwih cedhak kanggo entuk keterikatan informasi kuantum antarane eksiton lembah ±K 'liwat qubit.
Wis suwe, tim kita wis ngembangake optik spin, nggunakake spin foton minangka alat sing efektif kanggo ngontrol prilaku gelombang elektromagnetik. Ing taun 2018, amarga kepincut karo pseudo-spin lembah ing bahan rong dimensi, kita miwiti proyek jangka panjang kanggo nyelidiki kontrol aktif sumber optik spin skala atom tanpa medan magnet. Kita nggunakake model cacat fase Berry non-lokal kanggo ngatasi masalah entuk fase geometris koheren saka siji exciton lembah.
Nanging, amarga kurang mekanisme sinkronisasi sing kuwat antarane eksiton, superposisi koheren dhasar saka pirang-pirang eksiton lembah ing sumber cahya lapisan tunggal Rashuba sing wis digayuh tetep durung dirampungake. Masalah iki menehi inspirasi kanggo mikir babagan model Rashuba saka foton Q dhuwur. Sawise nginovasi metode fisik anyar, kita wis ngetrapake laser lapisan tunggal Rashuba sing diterangake ing makalah iki.
Prestasi iki mbukak dalan kanggo panliten babagan fenomena korelasi spin koheren ing medan klasik lan kuantum, lan mbukak dalan anyar kanggo riset dhasar lan panggunaan piranti optoelektronik spintronik lan fotonik.