'N nuwe wêreld vanOpto -elektroniese toestelle
Navorsers van die Technion-Israel Institute of Technology het 'n samehangende draai ontwikkelOptiese lasergebaseer op 'n enkele atoomlaag. Hierdie ontdekking is moontlik gemaak deur 'n samehangende spinafhanklike interaksie tussen 'n enkele atoomlaag en 'n horisontaal beperkte fotoniese spinrooster, wat 'n hoë-Q-spinvallei deur Rashaba-tipe spinverdeling van fotone van gebonde toestande in die kontinuum ondersteun.
Die resultaat, gepubliseer in Nature Materials en in sy navorsingsopdrag uitgelig, baan die weg vir die bestudering van samehangende spinverwante verskynsels in klassieke enkwantumstelsels, en open nuwe moontlikhede vir fundamentele navorsing en toepassings van elektron- en foton -spin in opto -elektroniese toestelle. Die spin -optiese bron kombineer die fotonmodus met die elektronoorgang, wat 'n metode bied vir die bestudering van die spin -inligting -uitruiling tussen elektrone en fotone en die ontwikkeling van gevorderde opto -elektroniese toestelle.
Spin Valley optiese mikrokavities word gebou deur fotoniese spinroosters met inversie -asimmetrie (geel kerngebied) en inversiesimmetrie (Cyan -bekledingsgebied) te koppel.
Om hierdie bronne te bou, is 'n voorvereiste om die spin -degenerasie tussen twee teenoorgestelde spinstate in die foton- of elektroniese deel uit te skakel. Dit word gewoonlik bewerkstellig deur 'n magneetveld toe te pas onder 'n Faraday- of Zeeman -effek, hoewel hierdie metodes gewoonlik 'n sterk magnetiese veld benodig en nie 'n mikro -bron kan produseer nie. 'N Ander belowende benadering is gebaseer op 'n meetkundige kamerastelsel wat 'n kunsmatige magnetiese veld gebruik om spin-split toestande van fotone in momentumruimte te genereer.
Ongelukkig het vorige waarnemings van spin-gesplete toestande baie staatgemaak op die voortplantingsmetodes met 'n lae massa, wat nadelige beperkings op die ruimtelike en tydelike samehang van bronne oplê. Hierdie benadering word ook belemmer deur die spin-beheerde aard van blokkerige laser-gain-materiale, wat nie maklik gebruik kan word om aktief te beheer nieligbronne, veral in die afwesigheid van magnetiese velde by kamertemperatuur.
Om 'n hoë-Q-spin-splitsende toestande te bewerkstellig, het die navorsers fotoniese spinroosters met verskillende simmetrieë gekonstrueer, insluitend 'n kern met inversie-asimmetrie en 'n omkeringsimmetriese koevert wat met 'n WS2-enkellaag geïntegreer is, om lateraal beperkte spinvalleie te produseer. Die basiese omgekeerde asimmetriese rooster wat deur die navorsers gebruik word, het twee belangrike eienskappe.
Die beheerbare spin-afhanklike wederkerige roostervektor wat veroorsaak word deur die meetkundige fase-ruimtevariasie van die heterogene anisotropiese nanoporeuse wat daarvan bestaan. Hierdie vektor verdeel die spin-afbraakband in twee spin-gepolariseerde takke in momentumruimte, bekend as die fotoniese Rushberg-effek.
'N Paar hoë Q -simmetriese (kwasi) gebonde toestande in die kontinuum, naamlik ± K (Brillouin -bandhoek) foton -spinvalleie aan die rand van spinverdeling, vorm 'n samehangende superposisie van gelyke amplitudes.
Professor Koren het opgemerk: “Ons het die WS2-monoliede as die winsmateriaal gebruik, omdat hierdie direkte band-gaping-oorgangsmetaal disulfied 'n unieke pseudo-spin van die vallei het en breedvoerig bestudeer is as 'n alternatiewe inligtingsdraer in vallei-elektrone. Spesifiek kan hul ± k 'Valley excitons (wat uitstraal in die vorm van vlak spin-gepolariseerde dipool-emitters) selektief opgewonde word deur spin-gepolariseerde lig volgens die seleksie van die Vallei-vergelyking, en sodoende 'n magneties gratis spin beheeroptiese bron.
In 'n enkellaag-geïntegreerde Spin Valley-mikrokaviteit word die ± K 'Valley Excitons gekoppel aan die ± K Spin Valley-toestand deur polarisasie-bypassing, en die Spin Exciton-laser by kamertemperatuur word deur sterk ligte terugvoer gerealiseer. Terselfdertyd dielaserMeganisme dryf die aanvanklik fase-onafhanklike ± K 'Valley Excitons om die minimum verliesstoestand van die stelsel te vind en stel die insluitingskorrelasie weer op grond van die meetkundige fase oorkant die ± K-spinvallei.
Vallei -samehang aangedryf deur hierdie lasermeganisme skakel die behoefte aan onderdrukking van lae temperatuur van intermitterende verstrooiing uit. Daarbenewens kan die minimum verliesstoestand van die RASHBA -monolaglaser gemoduleer word deur lineêre (sirkelvormige) pomppolarisasie, wat 'n manier bied om laserintensiteit en ruimtelike samehang te beheer. ”
Professor Hasman verduidelik: “Die onthuldefotoniesSpin Valley Rashba-effek bied 'n algemene meganisme vir die konstruksie van die optiese bronne van die oppervlak-emitter. Die Valley-samehang wat in 'n enkellaag-geïntegreerde Spin Valley Microcavity gedemonstreer is, bring ons 'n stap nader aan die bereiking van kwantuminligting-verstrengeling tussen ± K 'Valley Excitons via Qubits.
Ons span ontwikkel al lank om spinoptika te ontwikkel en gebruik Photon Spin as 'n effektiewe instrument om die gedrag van elektromagnetiese golwe te beheer. In 2018, geïnspireer deur die Vallei-pseudo-spin in tweedimensionele materiale, het ons 'n langtermynprojek begin om die aktiewe beheer van atoomskaalse spin-optiese bronne te ondersoek in die afwesigheid van magnetiese velde. Ons gebruik die nie-plaaslike Berryfase-defekmodel om die probleem van die verkryging van samehangende meetkundige fase van 'n enkele vallei exciton op te los.
Vanweë die gebrek aan 'n sterk sinchronisasiemeganisme tussen excitons, bly die fundamentele samehangende superposisie van veelvuldige vallei-excitons in die Rashuba-enkellaag-ligbron wat bereik is, onopgelos. Hierdie probleem inspireer ons om na te dink oor die Rashuba -model van hoë Q -fotone. Nadat ons nuwe fisiese metodes innoveer het, het ons die Rashuba-enkellaag-laser wat in hierdie artikel beskryf word, geïmplementeer. ”
Hierdie prestasie baan die weg vir die bestudering van samehangende spin -korrelasieverskynsels in klassieke en kwantumvelde, en maak 'n nuwe manier oop vir die basiese navorsing en gebruik van spintroniese en fotoniese opto -elektroniese toestelle.
Postyd: Mrt-12-2024