Uus maailmoptoelektroonilised seadmed
Technion-Iisraeli Tehnoloogiainstituudi teadlased on välja töötanud sidusalt juhitava spinni.optiline lasermis põhineb ühel aatomikihil. See avastus sai teoks tänu ühe aatomikihi ja horisontaalselt piiratud footonspinnvõre koherentsele spinnist sõltuvale interaktsioonile, mis toetab kõrge Q-teguriga spinnorgu Rashaba-tüüpi spinnilõhestuse kaudu kontiinuumis seotud olekute footonitest.
Nature Materialsis avaldatud ja uurimistöö lühikokkuvõttes esile tõstetud tulemus sillutab teed koherentsete spinniga seotud nähtuste uurimisele klassikalises ja ...kvantsüsteemidning avab uusi võimalusi elektronide ja footonite spinni fundamentaaluuringuteks ja rakendusteks optoelektroonikaseadmetes. Spinn-optiline allikas ühendab footoni moodi elektronide üleminekuga, mis pakub meetodit elektronide ja footonite vahelise spinniinfo vahetuse uurimiseks ning täiustatud optoelektroonikaseadmete arendamiseks.
Spinnorgude optilised mikroõõnsused konstrueeritakse inversiooniasümmeetria (kollane südamiku piirkond) ja inversioonisümmeetria (tsüaankattega piirkond) footonspinnvõrede liidestamise teel.
Nende allikate loomiseks on eeltingimuseks spinni degeneratsiooni kõrvaldamine kahe vastassuunalise spinni oleku vahel footoni või elektroni osas. See saavutatakse tavaliselt Faraday või Zeemani efekti all oleva magnetvälja rakendamisega, kuigi need meetodid nõuavad tavaliselt tugevat magnetvälja ja ei suuda toota mikroallikat. Teine paljutõotav lähenemisviis põhineb geomeetrilisel kaamerasüsteemil, mis kasutab kunstlikku magnetvälja footonite spinnjagatud olekute genereerimiseks impulsiruumis.
Kahjuks on varasemad spinnjaotuse olekute vaatlused suuresti tuginenud väikese massiteguriga levimisviisidele, mis seavad allikate ruumilisele ja ajalisele sidususele ebasoodsad piirangud. Seda lähenemisviisi takistab ka plokk-laservõimendusega materjalide spinn-juhitav olemus, mida ei saa või ei ole lihtne kasutada aktiivseks juhtimiseks.valgusallikad, eriti toatemperatuuril magnetväljade puudumisel.
Kõrge Q-teguriga spinnjagamisseisundite saavutamiseks konstrueerisid teadlased erineva sümmeetriaga footonspinnvõresid, sealhulgas inversiooniasümmeetriaga südamiku ja inversioonisümmeetrilise ümbrise, mis on integreeritud WS2 üksikkihiga, et tekitada külgsuunas piiratud spinnorgusid. Teadlaste kasutataval põhilisel pöördvõrdelisel asümmeetrilisel võrel on kaks olulist omadust.
Neist koosneva heterogeense anisotroopse nanopoori geomeetrilise faasiruumi varieeruvuse poolt põhjustatud juhitav spinnist sõltuv retsiprookne võrevektor. See vektor jagab spinni lagunemistsooni impulssruumis kaheks spinnpolariseeritud haruks, mida tuntakse footon-Rushbergi efektina.
Paar kõrge Q-väärtusega sümmeetrilist (kvaasi) seotud olekut kontiinuumis, nimelt ±K(Brillouini tsooni nurk) footonite spinnorgud spinni lõhestavate harude servas, moodustavad võrdsete amplituudidega koherentse superpositsiooni.
Professor Koren märkis: „Kasutasime võimendusmaterjalina WS2 monoliide, kuna sellel otsese keelutsooniga siirdemetalli disulfiidil on ainulaadne oru pseudospinn ja seda on oruelektronides alternatiivse infokandjana põhjalikult uuritud. Täpsemalt, nende ±K' oru eksitone (mis kiirguvad tasapinnaliste spinnpolariseeritud dipoolemitterite kujul) saab spinnpolariseeritud valgusega selektiivselt ergastada vastavalt oruvõrdluse valikureeglitele, juhtides seega aktiivselt magnetiliselt vaba spinni.“optiline allikas.
Ühekihilises integreeritud spinnorg-mikroõõnsuses on ±K'-oru eksitonid polarisatsiooni sobitamise teel ühendatud ±K-spinnorg-olekuga ja toatemperatuuril olev spinn-eksitonlaser realiseeritakse tugeva valguse tagasiside abil. Samal ajallaserMehhanism juhib algselt faasist sõltumatuid ±K' oru eksitone, et leida süsteemi minimaalse kadu olek ja taastada lukustuskorrelatsioon, mis põhineb ±K spinnorgule vastas asuval geomeetrilisel faasil.
Selle lasermehhanismi poolt juhitav oru koherentsus välistab vajaduse vahelduva hajumise madalal temperatuuril summutamise järele. Lisaks saab Rashba monokihilaseri minimaalse kadu olekut moduleerida lineaarse (ringikujulise) pumba polarisatsiooni abil, mis annab võimaluse laseri intensiivsuse ja ruumilise koherentsuse juhtimiseks.
Professor Hasman selgitab: „IlmutatudfootonSpinnorg-Rashba efekt pakub üldise mehhanismi pinnalt kiirgavate spinnoptiliste allikate konstrueerimiseks. Ühekihilise integreeritud spinnorg-mikroõõnsuse abil demonstreeritud oru koherentsus viib meid sammu lähemale kvantinformatsiooni põimumise saavutamisele ±K'oru eksitonide vahel kubitite kaudu.
Meie meeskond on pikka aega arendanud spinnoptikat, kasutades footonspinni kui tõhusat vahendit elektromagnetlainete käitumise juhtimiseks. 2018. aastal, olles huvitatud oru pseudospinnist kahemõõtmelistes materjalides, alustasime pikaajalist projekti, et uurida aatomisuuruses spinnoptiliste allikate aktiivset juhtimist magnetväljade puudumisel. Kasutame mittelokaalset Berry faasidefektide mudelit, et lahendada probleem, kuidas saada ühest oru eksitonist koherentset geomeetrilist faasi.
Kuna eksitonide vahel puudub tugev sünkroniseerimismehhanism, jääb Rashuba ühekihilise valgusallika mitme oru eksitonide fundamentaalne koherentne superpositsioon lahendamata. See probleem inspireerib meid mõtlema kõrge Q-teguriga footonite Rashuba mudelile. Pärast uute füüsikaliste meetodite väljatöötamist oleme rakendanud selles artiklis kirjeldatud Rashuba ühekihilise laseri.
See saavutus sillutab teed koherentsete spinnkorrelatsiooni nähtuste uurimisele klassikalistes ja kvantväljades ning avab uue tee spintrooniliste ja footonoptoelektrooniliste seadmete baasuuringuteks ja kasutamiseks.
Postituse aeg: 12. märts 2024