Ένας νέος κόσμος οπτοηλεκτρονικών συσκευών

Ένας νέος κόσμος τουοπτοηλεκτρονικές συσκευές

Οι ερευνητές του Τεχνολογικού Ινστιτούτου Technion-Israel έχουν αναπτύξει μια συνεχή ελεγχόμενη περιστροφήοπτικό λέιζερμε βάση ένα μόνο ατομικό στρώμα. Αυτή η ανακάλυψη έγινε δυνατή με μια συνεκτική αλληλεπίδραση εξαρτώμενη από το σπινγκ μεταξύ ενός ενιαίου ατομικού στρώματος και ενός οριζόντια περιορισμένου φωτονικού πλέγματος περιστροφής, το οποίο υποστηρίζει μια κεντρική κοιλάδα υψηλής περιεκτικότητας σε Rashaba από τη διάσπαση των φωτονίων των δεσμευμένων καταστάσεων στο συνεχές.
Το αποτέλεσμα, που δημοσιεύθηκε σε υλικά της φύσης και επισημάνθηκε στην ερευνητική του σύντομη, ανοίγει το δρόμο για τη μελέτη των συνεκτικών φαινομένων που σχετίζονται με το spin στην κλασική καικβαντικά συστήματα, και ανοίγει νέες οδούς για θεμελιώδεις έρευνες και εφαρμογές ηλεκτρονίων και φωτονίων περιστροφής σε οπτοηλεκτρονικές συσκευές. Η οπτική πηγή περιστροφής συνδυάζει τη λειτουργία φωτονίων με τη μετάβαση των ηλεκτρονίων, η οποία παρέχει μια μέθοδο για τη μελέτη της ανταλλαγής πληροφοριών περιστροφής μεταξύ των ηλεκτρονίων και των φωτονίων και την ανάπτυξη προηγμένων οπτοηλεκτρονικών συσκευών.

Οι οπτικές μικροβουλίες του Spin Valley κατασκευάζονται με διασύνδεση φωτονικών πλεγμάτων περιστροφής με ασυμμετρία αναστροφής (περιοχή κίτρινου πυρήνα) και συμμετρία αναστροφής (περιοχή επένδυσης κυανού).
Προκειμένου να οικοδομηθούν αυτές οι πηγές, μια προϋπόθεση είναι να εξαλειφθεί ο εκφυλισμός περιστροφής μεταξύ δύο αντίθετων καταστάσεων περιστροφής στο τμήμα φωτονίων ή ηλεκτρονίων. Αυτό επιτυγχάνεται συνήθως με την εφαρμογή ενός μαγνητικού πεδίου κάτω από ένα φαινόμενο Faraday ή Zeeman, αν και αυτές οι μέθοδοι συνήθως απαιτούν ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο και δεν μπορούν να παράγουν μια μικροσυσκευή. Μια άλλη πολλά υποσχόμενη προσέγγιση βασίζεται σε ένα γεωμετρικό σύστημα κάμερας που χρησιμοποιεί ένα τεχνητό μαγνητικό πεδίο για τη δημιουργία καταστάσεων φωτόνων στο χώρο των δυναμικών.
Δυστυχώς, οι προηγούμενες παρατηρήσεις των καταστάσεων διαχωρισμού περιστροφής έχουν βασιστεί σε μεγάλο βαθμό σε τρόπους διάδοσης παράγοντα χαμηλής μάζας, οι οποίοι επιβάλλουν δυσμενείς περιορισμούς στη χωρική και χρονική συνοχή των πηγών. Αυτή η προσέγγιση παρεμποδίζεται επίσης από την ελεγχόμενη από το σπινσάι των μπλοκ υλικών με λέιζερ, τα οποία δεν μπορούν ή δεν μπορούν εύκολα να χρησιμοποιηθούν για τον ενεργό έλεγχοπηγές φωτός, ειδικά ελλείψει μαγνητικών πεδίων σε θερμοκρασία δωματίου.
Για να επιτευχθούν καταστάσεις υψηλής διαχωρισμού σπινγκόλου, οι ερευνητές δημιούργησαν πλέγματα φωτονικών περιστροφών με διαφορετικές συμμετρίες, συμπεριλαμβανομένου ενός πυρήνα με ασυμμετρία αναστροφής και συμμετρικού φακέλου αναστροφής ενσωματωμένο με ένα μονό στρώμα WS2, για να παράγει πλευρικά περιορισμένες κοιλάδες περιστροφής. Το βασικό αντίστροφο ασύμμετρο πλέγμα που χρησιμοποιείται από τους ερευνητές έχει δύο σημαντικές ιδιότητες.
Ο ελεγχόμενος εξαρτώμενος από το σπιν-εξαρτώμενο αμοιβαίο διάνυσμα πλέγματος που προκαλείται από τη μεταβολή του χώρου γεωμετρικής φάσης του ετερογενούς ανισότροπου νανοσωματιδίου που αποτελείται από αυτά. Αυτό το διάνυσμα χωρίζει τη ζώνη αποικοδόμησης περιστροφής σε δύο πολωμένα κλάδους στο χώρο του Momentum, γνωστό ως φαινόμενο φωτονικού Rushberg.
Ένα ζεύγος υψηλών q συμμετρικών (οιονεί) δεσμευμένων καταστάσεων στο συνεχές, δηλαδή ± k (γωνιά ζώνης Brillouin) Photon spin κοιλάδες στην άκρη των κλάδων διάσπασης περιστροφής, σχηματίζουν μια συνεκτική υπέρθεση ίσων πλάτη.
Ο καθηγητής Koren σημείωσε: "Χρησιμοποιήσαμε το WS2 Monolides ως υλικό κέρδους, επειδή αυτό το δισουλφίδιο μετάλλων μετάλλων άμεσης ζώνης-χάσματος έχει ένα μοναδικό ψευδο-spin της κοιλάδας και έχει μελετηθεί εκτενώς ως εναλλακτικός φορέας πληροφοριών στα ηλεκτρόνια της κοιλάδας. Συγκεκριμένα, τα erton excitons ± k 'Valley (τα οποία ακτινοβολούν με τη μορφή επίπεδων πομπών διπολικών πομπών) μπορούν να διεγερθούν επιλεκτικά από το στρεψοφόρο φως σύμφωνα με τους κανόνες επιλογής σύγκρισης της κοιλάδας, ελέγχοντας έτσι ενεργά μια μαγνητικά ελεύθερη περιστροφήοπτική πηγή.
Σε μια ενσωματωμένη μικροσκοπική κοιλάδα ενσωματωμένη κοιλάδα, τα erty incatons ± k 'Valley συνδέονται με την κατάσταση ± k spin κοιλάδα με αντιστοίχιση πόλωσης και το λέιζερ exciton spin σε θερμοκρασία δωματίου πραγματοποιείται με ισχυρή ελαφριά ανατροφοδότηση. Ταυτόχρονα, τολέιζερΟ μηχανισμός οδηγεί την αρχικά ανεξάρτητη φάση ± k 'Valley Excitons για να βρει την ελάχιστη κατάσταση απώλειας του συστήματος και να αποκαταστήσει τη συσχέτιση κλειδώματος με βάση τη γεωμετρική φάση απέναντι από την κοιλάδα ± K Spin.
Η συνοχή της κοιλάδας που οδηγείται από αυτόν τον μηχανισμό λέιζερ εξαλείφει την ανάγκη για καταστολή χαμηλής θερμοκρασίας της διαλείπουσης διασκορπισμού. Επιπλέον, η ελάχιστη κατάσταση απώλειας του λέιζερ Rashba Monolayer μπορεί να διαμορφωθεί με γραμμική (κυκλική) πόλωση της αντλίας, η οποία παρέχει έναν τρόπο για τον έλεγχο της έντασης του λέιζερ και της χωρικής συνοχής ".
Ο καθηγητής Hasman εξηγεί: "Οι αποκαλυπτόμενεςφωτονικόςΤο Effect Spin Valley Rashba παρέχει έναν γενικό μηχανισμό για την κατασκευή οπτικών πηγών που εκπέμπουν επιφανειακές εκπομπές. Η συνοχή της κοιλάδας που καταδεικνύεται σε μια ενσωματωμένη μικροσκοπική μικροσκοπική κοιλάδα με ένα στρώμα μας φέρνει ένα βήμα πιο κοντά στην επίτευξη κβαντικών πληροφοριών εμπλοκής μεταξύ ± k 'Valley excitons μέσω qubits.
Για μεγάλο χρονικό διάστημα, η ομάδα μας έχει αναπτύξει οπτική περιστροφής, χρησιμοποιώντας την περιστροφή φωτονίων ως αποτελεσματικό εργαλείο για τον έλεγχο της συμπεριφοράς των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Το 2018, που ενδιαφέρεται από την ψευδο-στίγματα της κοιλάδας σε δισδιάστατα υλικά, ξεκινήσαμε ένα μακροπρόθεσμο έργο για να διερευνήσουμε τον ενεργό έλεγχο των οπτικών πηγών περιστροφής ατομικής κλίμακας, ελλείψει μαγνητικών πεδίων. Χρησιμοποιούμε το μη τοπικό μοντέλο ελαττωμάτων φάσης μούρων για την επίλυση του προβλήματος της λήψης συνεκτικής γεωμετρικής φάσης από ένα ενιαίο Exciton.
Ωστόσο, λόγω της έλλειψης ενός ισχυρού μηχανισμού συγχρονισμού μεταξύ των excitons, η θεμελιώδης συνεκτική υπέρθεση πολλαπλών εκτοξευμάτων της κοιλάδας στην πηγή φωτός ενός στρώματος Rashuba που έχει επιτευχθεί παραμένει unsolved. Αυτό το πρόβλημα μας εμπνέει να σκεφτούμε το μοντέλο Rashuba των υψηλών φωτονίων Q. Μετά την καινοτομία νέων φυσικών μεθόδων, εφαρμόσαμε το λέιζερ ενός στρώματος Rashuba που περιγράφεται σε αυτό το έγγραφο. "
Αυτό το επίτευγμα ανοίγει το δρόμο για τη μελέτη των συνεκτικών φαινομένων συσχέτισης περιστροφής στα κλασικά και κβαντικά πεδία και ανοίγει έναν νέο τρόπο για τη βασική έρευνα και τη χρήση των οπτοηλεκτρονικών συσκευών Spintronic και φωτονικών.