En ny verden avOptoelektroniske enheter
Forskere ved Technion-Israel Institute of Technology har utviklet et sammenhengende kontrollert spinnOptisk laserbasert på et enkelt atomlag. Denne oppdagelsen ble muliggjort ved en sammenhengende spinnavhengig interaksjon mellom et enkelt atomlag og et horisontalt begrenset fotonisk spinngitter, som støtter en spinning av høy-Q spin dal gjennom Rashaba-type spin-splitting av fotoner av bundne tilstander i kontinuumet.
Resultatet, publisert i Nature Materials og fremhevet i forskningsbriefen, baner vei for studiet av sammenhengende spinnrelaterte fenomener i klassisk ogKvantesystemer, og åpner nye veier for grunnleggende forskning og anvendelser av elektron- og fotonspinn i optoelektroniske enheter. Den optiske spin -kilden kombinerer fotonmodus med elektronovergangen, som gir en metode for å studere spinninformasjonsutvekslingen mellom elektroner og fotoner og utvikle avanserte optoelektroniske enheter.
Spin Valley -optiske mikrokaviteter er konstruert ved å grensesnittende fotoniske spinngitter med inversjonsasymmetri (gul kjerneområde) og inversjonssymmetri (cyankledningsregion).
For å bygge disse kildene er en forutsetning å eliminere spinndegenerasjonen mellom to motsatte spinntilstander i fotonet eller elektrondelen. Dette oppnås vanligvis ved å påføre et magnetfelt under en Faraday- eller Zeeman -effekt, selv om disse metodene vanligvis krever et sterkt magnetfelt og ikke kan produsere en mikrosource. En annen lovende tilnærming er basert på et geometrisk kamerasystem som bruker et kunstig magnetfelt for å generere spin-split-tilstander av fotoner i momentumrom.
Dessverre har tidligere observasjoner av spin-delte tilstander avhengig av formidlingsmåter med lav masse faktor, noe som pålegger ugunstige begrensninger for den romlige og tidsmessige sammenhengen av kilder. Denne tilnærmingen blir også hemmet av den spinkontrollerte naturen til blokkerende laser-gain-materialer, som ikke kan eller ikke lett kan brukes til å aktivt kontrollerelyskilder, spesielt i fravær av magnetiske felt ved romtemperatur.
For å oppnå høy-Q spin-splittende tilstander konstruerte forskerne fotoniske spinngitter med forskjellige symmetrier, inkludert en kjerne med inversjonsasymmetri og en inversjonssymmetrisk konvolutt integrert med et WS2-enkeltlag, for å produsere sideveis begrensede spinndaler. Det grunnleggende omvendte asymmetriske gitteret som brukes av forskerne har to viktige egenskaper.
Den kontrollerbare spinnavhengige gjensidige gittervektoren forårsaket av den geometriske fase romvariasjonen av den heterogene anisotropiske nanoporøse sammensatte av dem. Denne vektoren deler spinnnedbrytningsbåndet i to spin-polariserte grener i momentumrom, kjent som den fotoniske rushberg-effekten.
Et par høye Q -symmetriske (kvasi) bundne tilstander i kontinuumet, nemlig ± K (Brillouin -båndvinkel) fotonspinndaler i utkanten av spinndelende grener, danner en sammenhengende superposisjon av like amplituder.
Professor Koren bemerket: “Vi brukte WS2-monolidene som forsterkningsmaterialet fordi dette direkte bånd-gap-overgangsmetalldisulfidet har en unik dal pseudo-spin og har blitt grundig studert som en alternativ informasjonsbærer i dalelektroner. Spesifikt kan deres ± k 'dal-eksitoner (som stråler i form av plane spin-polariserte dipolutsendere) bli selektivt begeistret ved spin-polarisert lys i henhold til Valley Comparison Selection Rules, og dermed aktivt kontrollerer et magnetisk fritt spinnOptisk kilde.
I en enkeltlags integrert spin-dalmikrokavitet er ± k 'dal-eksitoner koblet til ± k spin dalen tilstand ved polariseringsmatching, og spin exciton-laseren ved romtemperatur realiseres ved sterk lys tilbakemelding. Samtidig,laserMekanisme driver den opprinnelig faseuavhengige ± K 'Valley-eksitoner for å finne minimumstapstilstanden til systemet og gjenopprette innlåsningskorrelasjonen basert på den geometriske fasen overfor ± K spin-dalen.
Valley koherens drevet av denne lasermekanismen eliminerer behovet for undertrykkelse av lav temperatur av periodisk spredning. I tillegg kan minimumstapstilstanden til Rashba Monolayer -laser moduleres ved lineær (sirkulær) pumpepolarisering, som gir en måte å kontrollere laserintensitet og romlig sammenheng. ”
Professor Hasman forklarer: “Det avslørtefotoniskSpin Valley Rashba-effekt gir en generell mekanisme for å konstruere overflatemitterende spinnoptiske kilder. Valley-sammenhengen demonstrert i en enkeltlags integrert spin-dalmikrokavitet bringer oss et skritt nærmere å oppnå kvanteinformasjonsforvikling mellom ± K 'Valley-eksitoner via qubits.
I lang tid har teamet vårt utviklet spinoptikk, og brukt fotonspinn som et effektivt verktøy for å kontrollere oppførselen til elektromagnetiske bølger. I 2018, fascinert av Valley Pseudo-Spin i todimensjonale materialer, begynte vi et langsiktig prosjekt for å undersøke den aktive kontrollen av atomskala spinnoptiske kilder i fravær av magnetfelt. Vi bruker den ikke-lokale bærfasedefektmodellen for å løse problemet med å oppnå sammenhengende geometrisk fase fra en enkelt dal-exciton.
På grunn av mangelen på en sterk synkroniseringsmekanisme mellom eksitoner, forblir imidlertid den grunnleggende sammenhengende superposisjonen av flere dal-eksitoner i Rashuba enkeltlags lyskilde som er oppnådd uløste. Dette problemet inspirerer oss til å tenke på Rashuba -modellen til høye Q -fotoner. Etter å ha innovering nye fysiske metoder, har vi implementert Rashuba enkeltlagslaser beskrevet i denne artikkelen. ”
Denne prestasjonen baner vei for studiet av sammenhengende spinnkorrelasjonsfenomener i klassiske og kvantefelt, og åpner en ny måte for grunnleggende forskning og bruk av spintroniske og fotoniske optoelektroniske enheter.
Post Time: Mar-12-2024