Оптоэлектрондук түзүлүштөрдүн жаңы дүйнөсү

жаңы дүйнөоптоэлектрондук приборлор

Технион-Израиль технологиялык институтунун изилдөөчүлөрү когеренттүү башкарылуучу айланууну иштеп чыгыштыоптикалык лазербир атомдук катмарга негизделген. Бул ачылыш бир атомдук катмар менен горизонталдуу чектелген фотондук спиндик тордун ортосундагы когеренттүү спинге көз каранды өз ара аракеттешүүсүнүн натыйжасында мүмкүн болду, ал континуумда байланышкан мамлекеттердин фотондорунун Рашаба тибиндеги спиндик бөлүнүшү аркылуу жогорку Q-спиндик өрөөнү колдойт.
Nature Materials журналында жарыяланган жана анын изилдөө кыскача баяндамасында баса белгиленген натыйжа классикалык жана илимий чөйрөдөгү ырааттуу спин менен байланышкан кубулуштарды изилдөөгө жол ачат.кванттык системалар, жана оптоэлектрондук приборлордо электрон жана фотон спиндерин фундаменталдуу изилдөө жана колдонуу үчүн жаңы жолдорду ачат. Спиндик оптикалык булак электрондор менен фотондордун ортосундагы спиндик маалымат алмашууну изилдөө жана өнүккөн оптоэлектрондук түзүлүштөрдү иштеп чыгуу ыкмасын камсыз кылган электрондук өтүү менен фотон режимин айкалыштырат.

Спиндик өрөөндүн оптикалык микрокөңдөйлөрү инверсиялык асимметрия (сары өзөк аймагы) жана инверсия симметриясы (көк түстүү каптоо аймагы) менен фотоникалык спиндик торлорду бириктирүү аркылуу курулат.
Бул булактарды түзүү үчүн фотон же электрон бөлүгүндөгү эки карама-каршы спиндик абалдын ортосундагы спиндин бузулушун жок кылуу зарыл. Бул, адатта, Фарадей же Зееман эффектисинин астында магнит талаасын колдонуу менен жетишилет, бирок бул ыкмалар адатта күчтүү магнит талаасын талап кылат жана микробулакты чыгара албайт. Дагы бир келечектүү ыкма импульс мейкиндигинде фотондордун спин-бөлүнгөн абалын түзүү үчүн жасалма магнит талаасын колдонгон геометриялык камера системасына негизделген.
Тилекке каршы, спиндик бөлүнүү абалдарынын мурунку байкоолору булактардын мейкиндик жана убакыттык когеренттүүлүгүнө терс чектөөлөрдү киргизген аз массалуу факторлордун таралуу режимдерине таянган. Бул ыкманы жигердүү башкаруу үчүн колдонууга мүмкүн эмес же оңой колдонулбай турган блоктуу лазердик материалдардын спин менен башкарылуучу мүнөзү да тоскоолдук кылат.жарык булактары, айрыкча бөлмө температурасында магниттик талаалар жок болгон учурда.
Жогорку Q-спин-бөлүүчү абалга жетүү үчүн, изилдөөчүлөр ар түрдүү симметриялары бар фотоникалык спиндик торлорду, анын ичинде инверсия асимметриясы бар өзөктү жана WS2 бир катмары менен интеграцияланган инверсиялык симметриялык конвертти, каптал жактан чектелген спиндик өрөөндөрдү түзүштү. изилдөөчүлөр тарабынан колдонулган негизги тескери асимметриялык тор эки маанилүү касиетке ээ.
Алардан турган гетерогендүү анизотроптук nanoporous геометриялык фазалык мейкиндик вариация менен шартталган башкарылуучу спиндик көз каранды өз ара тор вектор. Бул вектор спиндик деградация тилкесин фотоникалык Рашберг эффектиси деп аталган импульс мейкиндигинде спин-поляризацияланган эки бутакка бөлөт.
Континуумдагы жогорку Q симметриялуу (квази) байланышкан абалдардын жуптары, атап айтканда ±K(Бриллуен тилкеси бурч) спиндик бөлүнүүчү бутактардын четиндеги спиндик өрөөндөр бирдей амплитудалардын когеренттүү суперпозициясын түзөт.
Профессор Корен мындай деп белгиледи: “Биз WS2 монолиддерин пайда кылуучу материал катары колдондук, анткени бул түз тилкеге ​​өтүүчү металл дисульфидинин уникалдуу өрөөн псевдо-спини бар жана өрөөн электрондорунун альтернативалуу маалымат алып жүрүүчүсү катары кеңири изилденген. Тактап айтканда, алардын ±K ' өрөөнүнүн экситондору (тегиздик спин-поляризацияланган диполдук эмититтер түрүндө нурлануучу) өрөөндүн салыштыруу тандоо эрежелерине ылайык спин-поляризацияланган жарык менен тандалма дүүлүктүрүлүшү мүмкүн, ошентип, магниттик эркин айланууну активдүү башкарат.оптикалык булак.
Бир катмарлуу интегралдык спиндик өрөөн микро көңдөйүндө ±K өрөөнүнүн экситондору поляризациянын дал келүүсү аркылуу ±K спиндик өрөөн абалына кошулат, ал эми бөлмө температурасында спиндик экситондук лазер күчтүү жарык пикири аркылуу ишке ашат. Ошол эле учурда,лазермеханизм системанын минималдуу жоготуу абалын табуу жана ±K айлануу өрөөнүнүн карама-каршы геометриялык фазасынын негизинде блокировка корреляциясын калыбына келтирүү үчүн баштапкы фазадан көз карандысыз ±K өрөөнүнүн экситондорун айдайт.
Бул лазер механизми менен шартталган өрөөн когеренттүүлүгү үзгүлтүктүү чачыранды төмөн температурада басуу зарылдыгын жок кылат. Мындан тышкары, Rashba моно катмарлуу лазеринин минималдуу жоготуу абалын сызыктуу (тегерек) насостун поляризациясы менен модуляциялоого болот, бул лазердин интенсивдүүлүгүн жана мейкиндик когеренттүүлүгүн башкаруунун жолун камсыз кылат.
Профессор Хасман мындай деп түшүндүрөт: «Ачыкка чыкканфотоникалыкSpin Valley Rashba эффектиси беттик чыгаруучу спиндик оптикалык булактарды түзүү үчүн жалпы механизмди камсыз кылат. Бир катмарлуу интегралдык спиндик өрөөн микро көңдөйүндө көрсөтүлгөн өрөөндүн ырааттуулугу бизди кубиттер аркылуу ±K өрөөнүнүн экситондорунун ортосундагы кванттык маалымат аралашуусуна бир кадам жакындатат.
Биздин команда узак убакыт бою спиндик оптиканы иштеп чыгып, электромагниттик толкундардын жүрүм-турумун башкаруунун эффективдүү куралы катары фотондук спинди колдонуп келет. 2018-жылы өрөөндүн эки өлчөмдүү материалдардагы псевдо-спинине кызыгып, магниттик талаалар жок болгон шартта атомдук масштабдагы спиндик оптикалык булактарды активдүү башкарууну изилдөө боюнча узак мөөнөттүү долбоорду баштадык. Бир өрөөндүн экситонунан когеренттүү геометриялык фазаны алуу маселесин чечүү үчүн жергиликтүү эмес Берри фазасынын дефект моделин колдонобуз.
Бирок, экситондордун ортосунда күчтүү синхрондоштуруу механизминин жоктугунан улам, жетишилген Рашуба бир катмарлуу жарык булагында бир нече өрөөндүн экситондорунун фундаменталдуу когеренттүү суперпозициясы чечилбеген бойдон калууда. Бул көйгөй бизди жогорку Q фотондорунун Рашуба модели жөнүндө ойлонууга шыктандырат. Жаңы физикалык ыкмаларды киргизгенден кийин, биз бул макалада сүрөттөлгөн Рашубанын бир катмарлуу лазерин ишке киргиздик.
Бул жетишкендик классикалык жана кванттык талааларда когеренттүү спиндик корреляция кубулуштарын изилдөөгө жол ачат, спинтрондук жана фотоникалык оптоэлектрондук приборлорду фундаменталдуу изилдөөгө жана колдонууга жаңы жол ачат.