In nije wrâld fanopto-elektroanyske apparaten
Undersikers oan it Technion-Israel Institute of Technology hawwe in gearhingjend kontrolearre spin ûntwikkeleoptyske laserbasearre op ien atoomlaach. Dizze ûntdekking waard mooglik makke troch in gearhingjende spin-ôfhinklike ynteraksje tusken in inkele atoomlaach en in horizontaal beheind photonic spin lattice, dat stipet in hege-Q spin delling troch Rashaba-type spin splitting fan fotonen fan bûn steaten yn it kontinuüm.
It resultaat, publisearre yn Nature Materials en markearre yn har ûndersyksbrief, makket it paad foar de stúdzje fan gearhingjende spin-relatearre ferskynsels yn klassike enkwantumsystemen, en iepenet nije wegen foar fûnemintele ûndersyk en tapassingen fan elektron en foton spin yn optoelektroanyske apparaten. De spin optyske boarne kombinearret de foton modus mei de elektroanen oergong, dat jout in metoade foar it bestudearjen fan de spin ynformaasje útwikseling tusken elektroanen en fotonen en it ûntwikkeljen fan avansearre opto-elektroanyske apparaten.
Spindal optyske mikrokaviteiten wurde konstruearre troch ynterfacing fan fotonyske spinroosters mei inversion-asymmetry (giele kearnregio) en inversionsymmetry (cyaan-beklaaiïngregio).
Om dizze boarnen te bouwen, is in betingst om de spindegeneraasje te eliminearjen tusken twa tsjinoerstelde spin-staten yn it foton- of elektrondiel. Dit wurdt meastentiids berikt troch it oanbringen fan in magnetysk fjild ûnder in Faraday- of Zeeman-effekt, hoewol dizze metoaden meastentiids in sterk magnetysk fjild fereaskje en gjin mikroboarne kinne produsearje. In oare kânsrike oanpak is basearre op in geometrysk kamerasysteem dat in keunstmjittich magnetysk fjild brûkt om spin-splitste steaten fan fotonen yn momentumromte te generearjen.
Spitigernôch, eardere waarnimmings fan spin split steaten hawwe fertroud swier op lege-massa faktor fuortplanting modus, dy't oplizze neidielige beheinings op de romtlike en tydlike gearhing fan boarnen. Dizze oanpak wurdt ek hindere troch de spin-kontroleare aard fan blokige laser-winstmaterialen, dy't net of net maklik kinne wurde brûkt om aktyf te kontrolearjenljocht boarnen, benammen by it ûntbrekken fan magnetyske fjilden by keamertemperatuer.
Om hege Q-spin-splittende steaten te berikken, konstruearre de ûndersikers fotonyske spinroosters mei ferskate symmetries, ynklusyf in kearn mei inversion-asymmetry en in inversion-symmetryske envelope yntegrearre mei in WS2-ienige laach, om lateraal beheinde spindalen te produsearjen. De basis omkearde asymmetryske lattice brûkt troch de ûndersikers hat twa wichtige eigenskippen.
De kontrolearbere spin-ôfhinklike resiproke lattice vector feroarsake troch de geometryske faze romte fariaasje fan de heterogene anisotropic nanoporous gearstald út harren. Dizze fektor splitst de spindegradaasjeband yn twa spin-polarisearre tûken yn momentumromte, bekend as it fotonyske Rushberg-effekt.
In pear hege Q symmetrysk (kwasi) bûn steaten yn it kontinuüm, nammentlik ± K (Brillouin band Angle) foton spin dellingen oan de râne fan spin splitting tûken, foarmje in gearhingjende superposysje fan gelikense amplituden.
Professor Koren merkte op: "Wy brûkten de WS2-monoliden as winstmateriaal, om't dit direkte band-gap-transysjemetaaldisulfide in unike pseudo-spin hat yn 'e delling en is wiidweidich ûndersocht as in alternative ynformaasjedrager yn dellingelektronen. Spesifyk kinne harren ± K 'delling excitons (dy't útstrielje yn 'e foarm fan plane spin-polarized dipole emitters) selektyf wurde opwekke troch spin-polarized ljocht neffens delling ferliking seleksje regels, dus aktyf kontrolearjen fan in magnetysk frije spinoptyske boarne.
Yn in single-laach yntegrearre spin delling microcavity, de ± K 'delling excitons wurde keppele oan de ± K spin delling steat troch polarisaasje matching, en de spin exciton laser by keamertemperatuer wurdt realisearre troch sterke ljocht feedback. Tagelyk, delasermeganisme driuwt de yn earste ynstânsje faze-ûnôfhinklike ± K 'delling excitons te finen de minimale ferlies steat fan it systeem en opnij fêststelle de lock-in korrelaasje basearre op de geometryske faze tsjinoer de ± K spin delling.
Valley gearhing dreaun troch dizze laser meganisme elimineert de needsaak foar lege temperatuer ûnderdrukking fan intermitterende ferstruit. Derneist kin de minimale ferliesstatus fan 'e Rashba monolayer laser wurde modulearre troch lineêre (sirkulêre) pomppolarisaasje, dy't in manier biedt om laserintensiteit en romtlike gearhing te kontrolearjen.
Professor Hasman ferklearret: "De iepenbierefotonyskspin valley Rashba effekt jout in algemiene meganisme foar it bouwen fan oerflak-emitting spin optyske boarnen. De delling gearhing oantoand yn in single-laach yntegrearre spin delling microcavity bringt ús ien stap tichter by it berikken fan kwantum ynformaasje ferstriken tusken ± K 'delling excitons fia qubits.
Foar in lange tiid hat ús team spin-optyk ûntwikkele, mei foton-spin brûkt as in effektyf ark foar it kontrolearjen fan it gedrach fan elektromagnetyske weagen. Yn 2018, yntrigearre troch de pseudo-spin fan 'e delling yn twadiminsjonale materialen, begûnen wy in projekt op lange termyn om de aktive kontrôle fan optyske boarnen op atomyske skaal te ûndersykjen by it ûntbrekken fan magnetyske fjilden. Wy brûke it net-lokale Berry-faze-defektmodel om it probleem op te lossen fan it krijen fan gearhingjende geometryske faze fan in inkele delling-eksiton.
Troch it ûntbrekken fan in sterke syngronisaasjemeganisme tusken excitons, bliuwt de fûnemintele gearhingjende superposysje fan meardere delling-excitons yn 'e Rashuba single-layer ljochtboarne dy't berikt is ûnoplost. Dit probleem ynspirearret ús om nei te tinken oer it Rashuba-model fan hege Q-fotonen. Nei it ynnovearjen fan nije fysike metoaden, hawwe wy de Rashuba single-layer laser ymplementearre beskreaun yn dit papier.
Dizze prestaasje makket it paad foar de stúdzje fan gearhingjende ferskynsels fan spinkorrelaasje yn klassike en kwantumfjilden, en iepenet in nije manier foar it basisûndersyk en gebrûk fan spintronyske en fotonyske opto-elektronyske apparaten.
Post tiid: Mar-12-2024