Optoelectronic उपकरणहरूको नयाँ संसार

को नयाँ संसारओप्टोइलेक्ट्रोनिक उपकरणहरू

टेक्नोलोजी-इजरायल इन्स्टिच्युट अफ टेक्नोलोजीका अनुसन्धानकर्ताहरूले सुसंगत रूपमा नियन्त्रित स्पिन विकसित गरेका छन्।अप्टिकल लेजरएकल परमाणु तहमा आधारित।यो खोज एकल आणविक तह र एक तेर्सो प्रतिबन्धित फोटोनिक स्पिन जाली बीचको सुसंगत स्पिन-निर्भर अन्तरक्रियाद्वारा सम्भव भएको हो, जसले निरन्तरतामा बाँधिएका राज्यहरूको फोटोनको रशाबा-प्रकार स्पिन विभाजन मार्फत उच्च-क्यू स्पिन उपत्यकालाई समर्थन गर्दछ।
नतिजा, प्रकृति सामग्री मा प्रकाशित र यसको अनुसन्धान संक्षिप्त मा हाइलाइट, शास्त्रीय र मा सुसंगत स्पिन-सम्बन्धित घटना को अध्ययन को लागी मार्ग प्रशस्त गर्दछ।क्वान्टम प्रणालीहरू, र अप्टोइलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूमा इलेक्ट्रोन र फोटोन स्पिनको आधारभूत अनुसन्धान र अनुप्रयोगहरूको लागि नयाँ मार्गहरू खोल्छ।स्पिन अप्टिकल स्रोतले फोटान मोडलाई इलेक्ट्रोन ट्रान्जिसनसँग जोड्दछ, जसले इलेक्ट्रोन र फोटोनहरू बीचको स्पिन जानकारी आदानप्रदानको अध्ययन गर्न र उन्नत अप्टोइलेक्ट्रोनिक उपकरणहरू विकास गर्ने विधि प्रदान गर्दछ।

स्पिन भ्याली अप्टिकल माइक्रोकाभिटीहरू इनभर्सन एसिमेट्री (पहेंलो कोर क्षेत्र) र इन्भर्सन सिमेट्री (सियान क्लेडिङ क्षेत्र) सँग फोटोनिक स्पिन जालीहरू इन्टरफेस गरेर निर्माण गरिन्छ।
यी स्रोतहरू निर्माण गर्नको लागि, फोटान वा इलेक्ट्रोन भागमा दुई विपरीत स्पिन अवस्थाहरू बीचको स्पिन डिजेनेरेसीलाई हटाउन आवश्यक छ।यो सामान्यतया Faraday वा Zeeman प्रभाव अन्तर्गत चुम्बकीय क्षेत्र लागू गरेर प्राप्त गरिन्छ, यद्यपि यी विधिहरूलाई सामान्यतया बलियो चुम्बकीय क्षेत्र चाहिन्छ र माइक्रोसोर्स उत्पादन गर्न सक्दैन।अर्को आशाजनक दृष्टिकोण ज्यामितीय क्यामेरा प्रणालीमा आधारित छ जसले मोमेन्टम स्पेसमा फोटनको स्पिन-स्प्लिट अवस्थाहरू उत्पन्न गर्न कृत्रिम चुम्बकीय क्षेत्र प्रयोग गर्दछ।
दुर्भाग्यवश, स्पिन विभाजन अवस्थाहरूको अघिल्लो अवलोकनहरूले कम-मास कारक प्रसार मोडहरूमा धेरै भर परेको छ, जसले स्रोतहरूको स्थानिक र अस्थायी संगततामा प्रतिकूल अवरोधहरू थोपर्छ।यस दृष्टिकोणलाई ब्लकी लेजर-गेन सामग्रीहरूको स्पिन-नियन्त्रित प्रकृतिले पनि बाधा पुर्‍याउँछ, जुन सक्रिय रूपमा नियन्त्रण गर्न प्रयोग गर्न सकिँदैन वा सजिलै प्रयोग गर्न सकिँदैन।प्रकाश स्रोतहरू, विशेष गरी कोठाको तापक्रममा चुम्बकीय क्षेत्रहरूको अनुपस्थितिमा।
उच्च-क्यू स्पिन-विभाजन अवस्थाहरू प्राप्त गर्न, अन्वेषकहरूले पार्श्व प्रतिबन्धित स्पिन उपत्यकाहरू उत्पादन गर्न, इन्भर्सन असिमेट्रीको साथ कोर र WS2 एकल तहसँग एकीकृत इनभर्सन सिमेट्रिक लिफाफे सहित विभिन्न सममितिहरूसँग फोटोनिक स्पिन जालीहरू निर्माण गरे।शोधकर्ताहरूले प्रयोग गरेको आधारभूत विपरीत असममित जालीमा दुई महत्त्वपूर्ण गुणहरू छन्।
नियन्त्रित स्पिन-निर्भर पारस्परिक जाली भेक्टर विषम एनिसोट्रोपिक न्यानोपोरसको ज्यामितीय चरण अन्तरिक्ष भिन्नताको कारणले गर्दा तिनीहरू बनेको हुन्छ।यो भेक्टरले स्पिन डिग्रेडेसन ब्यान्डलाई मोमेन्टम स्पेसमा दुई स्पिन-ध्रुवीकृत शाखाहरूमा विभाजन गर्दछ, जसलाई फोटोनिक रशबर्ग प्रभाव भनिन्छ।
उच्च Q सममित (अर्ध) बाउन्ड अवस्थाहरूको एक जोडी निरन्तरतामा, अर्थात् ±K (ब्रिलोइन ब्यान्ड कोण) फोटान स्पिन उपत्यकाहरू स्पिन विभाजन शाखाहरूको किनारमा, समान एम्प्लिट्यूडहरूको सुसंगत सुपरपोजिसन बनाउँदछ।
प्रोफेसर कोरेनले टिप्पणी गरे: "हामीले WS2 मोनोलाइडहरू लाभ सामग्रीको रूपमा प्रयोग गर्यौं किनभने यो प्रत्यक्ष ब्यान्ड-ग्याप ट्रान्जिसन मेटल डाइसल्फाइडको एक अद्वितीय उपत्यका स्यूडो-स्पिन छ र उपत्यका इलेक्ट्रोनहरूमा वैकल्पिक सूचना वाहकको रूपमा व्यापक रूपमा अध्ययन गरिएको छ।विशेष रूपमा, तिनीहरूको ±K 'भ्याली एक्सिटोनहरू (जो प्लानर स्पिन-ध्रुवीकृत द्विध्रुव उत्सर्जकको रूपमा विकिरण गर्दछ) उपत्यका तुलना चयन नियमहरू अनुसार स्पिन-ध्रुवीकृत प्रकाश द्वारा छनौट रूपमा उत्साहित हुन सक्छ, यसरी चुम्बकीय रूपमा मुक्त स्पिनलाई सक्रिय रूपमा नियन्त्रण गर्दछ।अप्टिकल स्रोत.
एकल-तह एकीकृत स्पिन भ्याली माइक्रोकैभिटीमा, ±K' उपत्यका एक्सिटोनहरू ±K स्पिन उपत्यका राज्यमा ध्रुवीकरण मिलानद्वारा जोडिएका हुन्छन्, र कोठाको तापक्रममा स्पिन एक्साइटन लेजर बलियो प्रकाश प्रतिक्रियाद्वारा महसुस गरिन्छ।एकै समयमा, दलेजरमेकानिजमले प्रारम्भिक चरण-स्वतन्त्र ±K उपत्यका एक्सिटोनहरूलाई प्रणालीको न्यूनतम हानि अवस्था पत्ता लगाउन र ±K स्पिन उपत्यकाको विपरित ज्यामितीय चरणमा आधारित लक-इन सहसंबंध पुन: स्थापना गर्न ड्राइभ गर्दछ।
यस लेजर मेकानिजमद्वारा सञ्चालित भ्याली कोहेरेन्सले रुकावट बिखर्ने कम तापक्रम दमनको आवश्यकतालाई हटाउँछ।थप रूपमा, Rashba monolayer लेजरको न्यूनतम नोक्सान अवस्था रैखिक (वृत्ताकार) पम्प ध्रुवीकरण द्वारा परिमार्जन गर्न सकिन्छ, जसले लेजर तीव्रता र स्थानिय समन्वयलाई नियन्त्रण गर्ने तरिका प्रदान गर्दछ।
प्रोफेसर हसमान बताउँछन्: "प्रकट भयोफोटोनिकस्पिन भ्याली रश्बा प्रभावले सतह उत्सर्जन गर्ने स्पिन अप्टिकल स्रोतहरू निर्माण गर्नको लागि एक सामान्य संयन्त्र प्रदान गर्दछ।एकल-लेयर इन्टिग्रेटेड स्पिन भ्याली माइक्रोकैभिटीमा प्रदर्शन गरिएको उपत्यका सुसंगतताले हामीलाई qubits मार्फत ±K' उपत्यका एक्सिटोनहरू बीचको क्वान्टम जानकारी उलझन हासिल गर्न एक कदम नजिक ल्याउँछ।
लामो समयदेखि, हाम्रो टोलीले विद्युत चुम्बकीय तरंगहरूको व्यवहारलाई नियन्त्रण गर्न प्रभावकारी उपकरणको रूपमा फोटोन स्पिन प्रयोग गरी स्पिन अप्टिक्स विकास गर्दै आएको छ।2018 मा, दुई-आयामी सामग्रीहरूमा उपत्यका स्यूडो-स्पिनले चाखलाग्दो, हामीले चुम्बकीय क्षेत्रहरूको अनुपस्थितिमा परमाणु-स्केल स्पिन अप्टिकल स्रोतहरूको सक्रिय नियन्त्रण अनुसन्धान गर्न दीर्घकालीन परियोजना सुरु गर्यौं।हामी एकल उपत्यका एक्साइटनबाट सुसंगत ज्यामितीय चरण प्राप्त गर्ने समस्या समाधान गर्न गैर-स्थानीय बेरी चरण दोष मोडेल प्रयोग गर्छौं।
यद्यपि, एक्सिटोनहरू बीचको बलियो सिंक्रोनाइजेसन मेकानिज्मको अभावको कारणले, रसुबा एकल-तह प्रकाश स्रोतमा बहु उपत्यका एक्सिटनको आधारभूत सुसंगत सुपरपोजिसन प्राप्त भएको छ।यो समस्याले हामीलाई हाई क्यू फोटनको रसुबा मोडेलको बारेमा सोच्न प्रेरित गर्छ।नयाँ भौतिक विधिहरू आविष्कार गरेपछि, हामीले यस पेपरमा वर्णन गरिएको रसुबा एकल-तह लेजर लागू गरेका छौं।
यो उपलब्धिले शास्त्रीय र क्वान्टम क्षेत्रहरूमा सुसंगत स्पिन सहसंबंध घटनाको अध्ययनको लागि मार्ग प्रशस्त गर्दछ, र आधारभूत अनुसन्धान र स्पिन्ट्रोनिक र फोटोनिक अप्टोइलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूको प्रयोगको लागि नयाँ मार्ग खोल्छ।