Жаңы дүйнөоптоэлектрондук түзүлүштөр
Technion-Israel технология институтунун изилдөөчүлөрү ырааттуу башкарылуучу айланууну иштеп чыгыштыоптикалык лазербир атомдук катмарга негизделген. Бул ачылыш бир атомдук катмар менен горизонталдуу чектелген фотондук спин торчосунун ортосундагы когеренттүү спинге көз каранды өз ара аракеттенүүнүн аркасында мүмкүн болду, ал континуумдагы байланышкан абалдагы фотондордун Рашаба тибиндеги спиндик бөлүнүшү аркылуу жогорку Q спиндик өрөөндү колдойт.
Nature Materials журналында жарыяланган жана анын изилдөө кыскача баяндамасында баса белгиленген жыйынтык классикалык жана...кванттык системалар, жана оптоэлектрондук түзүлүштөрдө электрон менен фотондун спининин фундаменталдык изилдөөлөрү жана колдонулушу үчүн жаңы жолдорду ачат. Спин оптикалык булагы фотон режимин электрондордун өтүшү менен айкалыштырат, бул электрондор менен фотондордун ортосундагы спин маалымат алмашуусун изилдөө жана өнүккөн оптоэлектрондук түзүлүштөрдү иштеп чыгуу ыкмасын камсыз кылат.
Спин өрөөнүнүн оптикалык микрокөңдөйлөрү фотондук спин торчолорун инверсиялык асимметрия (сары өзөк аймагы) жана инверсиялык симметрия (көгүлтүр каптоо аймагы) менен байланыштыруу аркылуу курулат.
Бул булактарды куруу үчүн фотон же электрондук бөлүктөгү эки карама-каршы спин абалдарынын ортосундагы спин дегенерациясын жок кылуу зарыл. Бул, адатта, Фарадей же Зееман эффектисинин астында магнит талаасын колдонуу менен ишке ашат, бирок бул ыкмалар көбүнчө күчтүү магнит талаасын талап кылат жана микробулакты түзө албайт. Дагы бир келечектүү ыкма импульс мейкиндигинде фотондордун спин-бөлүнүү абалдарын түзүү үчүн жасалма магнит талаасын колдонгон геометриялык камера системасына негизделген.
Тилекке каршы, спиндин бөлүнүү абалдарынын мурунку байкоолору аз массалуу фактордун таралуу режимдерине көбүрөөк таянган, бул булактардын мейкиндик жана убакыттык когеренттүүлүгүнө терс чектөөлөрдү киргизет. Бул ыкма ошондой эле блоктуу лазердик күч берүүчү материалдардын спин менен башкарылуучу мүнөзүнө тоскоол болот, аларды активдүү башкаруу үчүн колдонууга мүмкүн эмес же оңой менен колдонууга болбойт.жарык булактарыайрыкча бөлмө температурасында магнит талаалары жок болгондо.
Жогорку Q спин-бөлүнүү абалдарына жетүү үчүн, изилдөөчүлөр капталдан чектелген спин өрөөндөрүн алуу үчүн инверсиялык асимметриялуу өзөк жана WS2 бир катмары менен интеграцияланган инверсиялык симметриялуу кабык сыяктуу ар кандай симметриялуу фотондук спин торчолорун курушкан. Изилдөөчүлөр колдонгон негизги тескери асимметриялык торчо эки маанилүү касиетке ээ.
Алардан турган гетерогендик анизотроптук нанокеңейтүүнүн геометриялык фазалык мейкиндиктин өзгөрүшүнөн улам пайда болгон башкарылуучу спинге көз каранды өз ара тор вектору. Бул вектор спиндин деградация тилкесин импульс мейкиндигинде фотондук Рашберг эффектиси деп аталган эки спин-поляризацияланган бутактарга бөлөт.
Континуумдагы жогорку Q симметриялуу (квази) байланышкан абалдардын жубу, атап айтканда, спиндин бөлүнүүчү бутактарынын четиндеги ±K (Бриллюэн тилкесинин бурчу) фотон спин өрөөндөрү, бирдей амплитудадагы когеренттүү суперпозицияны түзөт.
Профессор Корен мындай деп белгиледи: “Биз WS2 монолиддерин күчөтүүчү материал катары колдондук, анткени бул түз тилкелүү аралыктагы өткөөл металл дисульфиди уникалдуу өрөөн псевдо-спинине ээ жана өрөөн электрондорунда альтернативдүү маалымат алып жүрүүчү катары кеңири изилденген. Тактап айтканда, алардын ±K' өрөөн экситондору (жалпак спин-поляризацияланган диполь эмиттери түрүндө нурланат) өрөөндөрдү салыштыруу тандоо эрежелерине ылайык спин-поляризацияланган жарык менен тандалма түрдө дүүлүктүрүлүшү мүмкүн, ошентип магниттик эркин спинди активдүү түрдө башкарат”.оптикалык булак.
Бир катмарлуу интеграцияланган спиндик өрөөн микрокөңдөйүндө ±K' өрөөнүнүн экситондору поляризация дал келүүсү аркылуу ±K спиндик өрөөнүнүн абалына туташат, ал эми бөлмө температурасында спиндик экситон лазери күчтүү жарык кайтарым байланышы аркылуу ишке ашат. Ошол эле учурда,лазермеханизм баштапкы фазадан көз карандысыз ±K' өрөөнүнүн экситондорун системанын минималдуу жоготуу абалын табууга жана ±K спин өрөөнүнүн карама-каршысындагы геометриялык фазага негизделген кулпулануу корреляциясын кайра орнотууга түрткү берет.
Бул лазердик механизм менен башкарылуучу өрөөн когеренттүүлүгү үзгүлтүктүү чачыраууну төмөнкү температурада басуунун зарылдыгын жокко чыгарат. Мындан тышкары, Рашба монокатмар лазеринин минималдуу жоготуу абалы сызыктуу (тегерек) насостук поляризация менен модуляцияланышы мүмкүн, бул лазердин интенсивдүүлүгүн жана мейкиндик когеренттүүлүгүн башкаруунун жолун камсыз кылат.
Профессор Хасман мындай деп түшүндүрөт: «Ачыкка чыгарылганфотондукспин өрөөнүнүн Рашба эффектиси беттик нурлануучу спин оптикалык булактарын куруу үчүн жалпы механизмди камсыз кылат. Бир катмарлуу интеграцияланган спин өрөөнүнүн микрокөңдөйүндө көрсөтүлгөн өрөөндүн когеренттүүлүгү бизди кубиттер аркылуу ±K 'өрөөнүнүн экситондорунун ортосунда кванттык маалыматтын чырмалышуусуна жетүүгө бир кадам жакындатат.
Биздин команда көптөн бери спин оптикасын иштеп чыгып, фотон спинин электромагниттик толкундардын жүрүм-турумун көзөмөлдөө үчүн натыйжалуу курал катары колдонуп келет. 2018-жылы эки өлчөмдүү материалдардагы өрөөн псевдо-спинине кызыгып, биз магнит талаалары жок учурда атомдук масштабдагы спин оптикалык булактарын активдүү башкарууну изилдөө боюнча узак мөөнөттүү долбоорду баштадык. Бир өрөөн экситонунан когеренттүү геометриялык фазаны алуу маселесин чечүү үчүн биз локалдык эмес Берри фазасынын кемчилик моделин колдонобуз.
Бирок, экситондордун ортосунда күчтүү синхрондоштуруу механизминин жоктугунан улам, Рашуба бир катмарлуу жарык булагында бир нече өрөөн экситондорунун фундаменталдык когеренттүү суперпозициясы чечилбеген бойдон калууда. Бул көйгөй бизди жогорку Q фотондорунун Рашуба модели жөнүндө ойлонууга шыктандырат. Жаңы физикалык ыкмаларды жаңырткандан кийин, биз бул макалада сүрөттөлгөн Рашуба бир катмарлуу лазерин ишке ашырдык.
Бул жетишкендик классикалык жана кванттык талаалардагы когеренттүү спин корреляция кубулуштарын изилдөөгө жол ачат жана спинтрондук жана фотондук оптоэлектрондук түзүлүштөрдү негизги изилдөө жана колдонуу үчүн жаңы жол ачат.
Жарыяланган убактысы: 2024-жылдын 12-марты