O nouă lume a dispozitivelor optoelectronice

O lume nouă deDispozitive optoelectronice

Cercetătorii de la Institutul de Tehnologie Technion-Israel au dezvoltat un spin controlat în mod coerentlaser opticbazat pe un singur strat atomic. Această descoperire a fost posibilă printr-o interacțiune coerentă dependentă de spin între un singur strat atomic și o rețea de spin fotonică constrânsă orizontal, care susține o vale de rotire înaltă Q prin divizarea spinului de tip Rashaba de fotoni de stări legate în continuum.
Rezultatul, publicat în Nature Materials și evidențiat în brieful său de cercetare, deschide calea pentru studiul fenomenelor coerente legate de spin în clasic șiSisteme cuanticeși deschide noi căi de cercetare fundamentală și aplicații ale rotirii de electroni și foton în dispozitivele optoelectronice. Sursa optică de rotire combină modul foton cu tranziția electronilor, care oferă o metodă pentru studierea schimbului de informații Spin între electroni și fotoni și dezvoltarea dispozitivelor optoelectronice avansate.

Microcavitățile optice din Valea Spinului sunt construite prin interfațarea rețelelor de rotire fotonică cu asimetrie de inversare (regiune de miez galben) și simetrie de inversare (regiunea de acoperire a cyan).
Pentru a construi aceste surse, o condiție prealabilă este eliminarea degenerării spinului dintre două stări de rotire opuse din partea fotonului sau a electronilor. Acest lucru este de obicei obținut prin aplicarea unui câmp magnetic sub un efect Faraday sau Zeeman, deși aceste metode necesită, de obicei, un câmp magnetic puternic și nu pot produce o microză. O altă abordare promițătoare se bazează pe un sistem de camere geometrice care folosește un câmp magnetic artificial pentru a genera stări spin-splin ale fototonilor în spațiu de impuls.
Din păcate, observațiile anterioare ale stărilor de spin împărțite s-au bazat foarte mult pe moduri de propagare a factorilor de masă scăzută, care impun constrângeri adverse asupra coerenței spațiale și temporale a surselor. Această abordare este, de asemenea, împiedicată de natura controlată de spin al materialelor blocante cu câștig laser, care nu pot fi sau nu pot fi utilizate cu ușurință pentru a controla activsurse de lumină, mai ales în absența câmpurilor magnetice la temperatura camerei.
Pentru a realiza stări de spin-Q-Q, cercetătorii au construit zăbrele fotonice de spin cu diferite simetrii, incluzând un nucleu cu asimetrie de inversare și un plic simetric de inversare integrat cu un singur strat WS2, pentru a produce văi de rotire constrânse lateral. Rețeaua asimetrică inversă de bază folosită de cercetători are două proprietăți importante.
Vectorul reciproc de reciproc dependent de spin controlabil cauzat de variația spațiului geometric în faza geometrică a nanoporosului anisotrop eterogen compus din acestea. Acest vector împarte banda de degradare a spinului în două ramuri polarizate în spin în spațiul de moment, cunoscut sub numele de efectul fotonic Rushberg.
O pereche de stări legate de Q simetrice (cvasi) înalte în continuum, și anume ± K (unghiul de bandă Brilluin) Valea de rotire a fototonului la marginea ramurilor de divizare a spinului, formează o superpoziție coerentă a amplitudinilor egale.
Profesorul Koren a menționat: „Am folosit monolidele WS2 ca material de câștig, deoarece acest disulfură de metal de tranziție directă cu bandă de bandă are un pseudo-spin unic din Valley și a fost studiat pe scară largă ca purtător de informații alternative în Valley Electrons. Mai exact, excitonii lor de vale ± K '(care radiază sub formă de emițători de dipoli polarizați de spin plane) pot fi excitați selectiv prin lumina polarizată în spin în conformitate cu regulile de selecție a comparației Valley, controlând astfel activ un spin liber magnetic liberSursa optică.
Într-o microcavitate integrată cu un singur strat, excitonii din valea ± K 'sunt cuplate la starea ± k spin Valley prin potrivirea polarizării, iar laserul de exciton de spin la temperatura camerei este realizat prin feedback puternic luminos. În același timp,laserMecanismul determină excitonii inițial independenți de fază ± K 'Valea pentru a găsi starea de pierdere minimă a sistemului și a restabili corelația de blocare bazată pe faza geometrică opusă văii de spin ± K.
Coerența văii determinată de acest mecanism laser elimină necesitatea suprimării la temperaturi scăzute a împrăștierii intermitente. În plus, starea de pierdere minimă a laserului monostrat Rashba poate fi modulată prin polarizarea liniară (circulară) a pompei, care oferă o modalitate de a controla intensitatea laserului și coerența spațială. "
Profesorul Hasman explică: „The ReveredFotonicEfectul Rashba Spin Valley oferă un mecanism general de construire a surselor optice de rotație care emite suprafață. Coerența Valley demonstrată într-o microcavitate integrată cu un singur strat integrat, ne aduce un pas mai aproape de realizarea de informații cuantice între excitonii ± K 'Valley prin qubits.
De multă vreme, echipa noastră dezvoltă optică de rotire, folosind rotire foton ca instrument eficient pentru controlul comportamentului undelor electromagnetice. În 2018, intrigat de pseudo-spin-ul Valley în materiale bidimensionale, am început un proiect pe termen lung pentru a investiga controlul activ al surselor optice de spin la scară atomică în absența câmpurilor magnetice. Folosim modelul de defecte de fază de pădure non-locală pentru a rezolva problema obținerii fazei geometrice coerente dintr-un singur exciton de vale.
Cu toate acestea, din cauza lipsei unui mecanism puternic de sincronizare între excitoni, superpoziția coerentă fundamentală a mai multor excitoni de vale în sursa de lumină cu un singur strat Rashuba care a fost obținută rămâne nesoluționată. Această problemă ne inspiră să ne gândim la modelul Rashuba al fototonilor Q înalți. După ce am inovat noi metode fizice, am implementat laserul cu un singur strat Rashuba descris în această lucrare. ”
Această realizare deschide calea pentru studiul fenomenelor coerente de corelație a spinului în câmpurile clasice și cuantice și deschide o nouă modalitate pentru cercetarea de bază și utilizarea dispozitivelor optoelectronice spintronic și fotonice.