N nuwe wêreld vanopto-elektroniese toestelle
Navorsers by die Technion-Israel Institute of Technology het 'n samehangende beheerde spin ontwikkeloptiese lasergebaseer op 'n enkele atoomlaag.Hierdie ontdekking is moontlik gemaak deur 'n koherente spin-afhanklike interaksie tussen 'n enkele atoomlaag en 'n horisontaal-beperkte fotoniese spin-rooster, wat 'n hoë-Q-spinvallei ondersteun deur Rashaba-tipe spin-splitsing van fotone van gebonde toestande in die kontinuum.
Die resultaat, gepubliseer in Nature Materials en uitgelig in sy navorsingsopdrag, baan die weg vir die studie van samehangende spin-verwante verskynsels in klassieke enkwantumstelsels, en open nuwe weë 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 om die spin-inligting-uitruiling tussen elektrone en fotone te bestudeer en gevorderde opto-elektroniese toestelle te ontwikkel.
Spinvallei optiese mikroholtes word gekonstrueer deur fotoniese spinroosters te koppel met inversie-asimmetrie (geel kerngebied) en inversiesimmetrie (sianbekledingsgebied).
Om hierdie bronne te bou, is 'n voorvereiste om die spin-degenerasie tussen twee teenoorgestelde spintoestande in die foton- of elektrondeel uit te skakel.Dit word gewoonlik bereik deur 'n magnetiese veld onder 'n Faraday- of Zeeman-effek toe te pas, hoewel hierdie metodes gewoonlik 'n sterk magneetveld vereis en nie 'n mikrobron kan produseer nie.Nog 'n belowende benadering is gebaseer op 'n geometriese kamerastelsel wat 'n kunsmatige magnetiese veld gebruik om spin-gesplete toestande van fotone in momentumruimte te genereer.
Ongelukkig het vorige waarnemings van spin gesplete toestande sterk gesteun op laemassa faktor voortplantingsmodusse, wat ongunstige beperkings op die ruimtelike en tydelike samehang van bronne plaas.Hierdie benadering word ook belemmer deur die spin-beheerde aard van blokkerige laser-aanwin-materiale, wat nie of maklik gebruik kan word om aktief te beheer nieligbronne, veral in die afwesigheid van magnetiese velde by kamertemperatuur.
Om hoë-Q-spin-splitsingstoestande te bereik, het die navorsers fotoniese spinroosters met verskillende simmetrieë gebou, insluitend 'n kern met inversie-asimmetrie en 'n inversie-simmetriese omhulsel geïntegreer met 'n WS2-enkellaag, om lateraal-beperkte spinvalleie te produseer.Die basiese inverse asimmetriese rooster wat deur die navorsers gebruik word, het twee belangrike eienskappe.
Die beheerbare spin-afhanklike wederkerige roostervektor wat veroorsaak word deur die geometriese fase-ruimtevariasie van die heterogene anisotropiese nanopore wat daaruit saamgestel is.Hierdie vektor verdeel die spindegradasieband 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 spin-splitsende takke, vorm 'n koherente superposisie van gelyke amplitudes.
Professor Koren het opgemerk: "Ons het die WS2-monoliede as die versterkingsmateriaal gebruik omdat hierdie direkte bandgaping-oorgangsmetaaldisulfied 'n unieke vallei-pseudo-spin het en omvattend bestudeer is as 'n alternatiewe inligtingsdraer in vallei-elektrone.Spesifiek, hul ±K 'vallei-opwekkings (wat uitstraal in die vorm van planêre spin-gepolariseerde dipooluitstralers) kan selektief opgewek word deur spin-gepolariseerde lig volgens vallei vergelyking seleksie reëls, dus aktief beheer van 'n magneties vrye spinoptiese bron.
In 'n enkellaag-geïntegreerde spinvallei-mikroholte word die ±K 'vallei-opwekkings aan die ±K-spinvalleitoestand gekoppel deur polarisasiepassing, en die spin-eksitonlaser by kamertemperatuur word gerealiseer deur sterk ligterugvoer.Terselfdertyd is dielasermeganisme dryf die aanvanklik fase-onafhanklike ±K 'vallei-eksitons aan om die minimum verliestoestand van die stelsel te vind en die insluitkorrelasie te hervestig gebaseer op die geometriese fase teenoor die ±K-spinvallei.
Vallei-koherensie wat deur hierdie lasermeganisme aangedryf word, elimineer die behoefte aan lae-temperatuur onderdrukking van intermitterende verstrooiing.Daarbenewens kan die minimum verliestoestand van die Rashba monolaag laser gemoduleer word deur lineêre (sirkulêre) pomppolarisasie, wat 'n manier bied om laserintensiteit en ruimtelike koherensie te beheer.
Professor Hasman verduidelik: “Die geopenbaardefotoniesspin vallei Rashba effek verskaf 'n algemene meganisme vir die konstruksie van oppervlak-emitterende spin optiese bronne.Die vallei samehang gedemonstreer in 'n enkel-laag geïntegreerde spin vallei mikroholte bring ons 'n stap nader aan die bereiking van kwantum inligting verstrengeling tussen ±K 'vallei excitons via qubits.
Vir 'n lang tyd het ons span spin-optika ontwikkel, met behulp van foton-spin as 'n effektiewe instrument om die gedrag van elektromagnetiese golwe te beheer.In 2018, geïntrigeerd deur die vallei se pseudo-spin in tweedimensionele materiale, het ons 'n langtermynprojek begin om die aktiewe beheer van atoomskaal spin optiese bronne in die afwesigheid van magnetiese velde te ondersoek.Ons gebruik die nie-plaaslike Berry-fase-defekmodel om die probleem op te los om koherente geometriese fase van 'n enkele vallei-eksiton te verkry.
As gevolg van die gebrek aan 'n sterk sinchronisasiemeganisme tussen eksitone, bly die fundamentele koherente superposisie van veelvuldige vallei-eksitone in die Rashuba enkellaag ligbron wat bereik is, egter onopgelos.Hierdie probleem inspireer ons om na te dink oor die Rashuba-model van hoë Q-fotone.Nadat ons nuwe fisiese metodes vernuwe het, het ons die Rashuba-enkellaaglaser geïmplementeer wat in hierdie artikel beskryf word.”
Hierdie prestasie baan die weg vir die studie van samehangende spinkorrelasie-verskynsels in klassieke en kwantumvelde, en open 'n nuwe manier vir die basiese navorsing en gebruik van spintroniese en fotoniese opto-elektroniese toestelle.
Postyd: Mar-12-2024