Оптоэлектроник төхөөрөмжүүдийн шинэ ертөнц

-ийн шинэ ертөнцоптоэлектроник төхөөрөмж

Технион-Израилийн Технологийн Хүрээлэнгийн судлаачид уялдаа холбоотой хяналттай эргэлтийг зохион бүтээжээоптик лазернэг атомын давхарга дээр суурилдаг. Энэхүү нээлт нь нэг атомын давхарга ба хэвтээ хязгаарлагдмал фотоник спин сүлжээ хоорондын уялдаа холбоотой спин-хамааралтай харилцан үйлчлэлийн үр дүнд боломжтой болсон бөгөөд энэ нь тасралтгүй дэх холбогдсон төлөвийн фотонуудын Рашаба төрлийн спинээр хуваагдах замаар өндөр Q-ийн спиний хөндийг дэмждэг.
Nature Materials сэтгүүлд нийтлэгдсэн, судалгааны товчоонд онцолсон үр дүн нь сонгодог болон спиралтай холбоотой уялдаа холбоотой үзэгдлийг судлах замыг нээж өгчээ.квант систем, мөн оптоэлектроник төхөөрөмжид электрон болон фотон спиний суурь судалгаа, хэрэглээний шинэ боломжуудыг нээж байна. Спин оптик эх үүсвэр нь электрон шилжилтийн фотон горимыг хослуулсан бөгөөд энэ нь электрон ба фотонуудын хоорондох спин мэдээллийн солилцоог судлах, оптоэлектроникийн дэвшилтэт төхөөрөмжүүдийг хөгжүүлэх арга юм.

Ээрэх хөндийн оптик бичил хөндийгүүд нь урвуу тэгш хэмтэй (шар голын бүс) болон урвуу тэгш хэмтэй (цэнхэр өнгийн бүрхүүлийн бүс) фотоник ээрэх торыг хооронд нь холбох замаар бүтээгддэг.
Эдгээр эх үүсвэрийг бий болгохын тулд урьдчилсан нөхцөл бол фотон эсвэл электрон хэсгийн хоёр эсрэг талын эргэлтийн төлөвийн хоорондох спингийн доройтлыг арилгах явдал юм. Энэ нь ихэвчлэн Фарадей эсвэл Зееман эффектийн дор соронзон орон ашиглах замаар хийгддэг боловч эдгээр аргууд нь ихэвчлэн хүчтэй соронзон орон шаарддаг бөгөөд бичил эх үүсвэр үүсгэж чадахгүй. Өөр нэг ирээдүйтэй арга бол импульсийн орон зайд фотонуудын спин-хуваах төлөвийг бий болгохын тулд хиймэл соронзон орныг ашигладаг геометрийн камерын системд суурилдаг.
Харамсалтай нь эргэлтийн хуваагдлын төлөвийн өмнөх ажиглалтууд нь бага массын хүчин зүйлийн тархалтын горимд ихээхэн тулгуурласан бөгөөд энэ нь эх үүсвэрийн орон зайн болон цаг хугацааны уялдаа холбоонд сөрөг хязгаарлалт үүсгэдэг. Энэ аргыг идэвхтэй хянахын тулд ашиглах боломжгүй эсвэл хялбархан ашиглах боломжгүй, лазерын олз бүхий блоклосон материалын эргэлтээр удирддаг шинж чанар нь бас саад болдог.гэрлийн эх үүсвэрүүд, ялангуяа өрөөний температурт соронзон орон байхгүй үед.
Судлаачид өндөр Q-ийн ээрэх хуваах төлөвт хүрэхийн тулд өөр өөр тэгш хэмтэй фотоник спин торуудыг, тэр дундаа урвуу тэгш хэмтэй цөм, WS2 нэг давхаргатай нэгтгэсэн урвуу тэгш хэмтэй дугтуйг бүтээж, хажуугийн хязгаарлагдмал ээрэх хөндийг бий болгосон. Судлаачдын ашигладаг үндсэн урвуу тэгш бус тор нь хоёр чухал шинж чанартай байдаг.
Тэдгээрээс бүрдэх гетероген анизотроп нано сүвэрхэг хэсгийн геометрийн фазын орон зайн өөрчлөлтөөс үүдэлтэй хяналттай эргэлтээс хамааралтай харилцан торны вектор. Энэ вектор нь спингийн задралын зурвасыг импульсийн орон зайд хоёр эргүүлэх туйлшралын салбар болгон хуваадаг бөгөөд үүнийг фотоник Рушбергийн эффект гэж нэрлэдэг.
Үргэлжлэл дэх хос өндөр Q тэгш хэмтэй (хагас) холбогдсон төлөвүүд, тухайлбал ±K(Бриллоуин хамтлаг өнцөг)-ийн ээрэх салаа мөчрүүдийн ирмэг дээрх фотоны эргүүлэх хөндийнүүд нь ижил далайцтай уялдаатай суперпозиция үүсгэдэг.
Профессор Корен тэмдэглэв: "Бид WS2 монолидыг олж авах материал болгон ашигласан, учир нь энэхүү шууд зурвас хоорондын шилжилтийн металл дисульфид нь хөндийн өвөрмөц псевдо-спинтэй бөгөөд хөндийн электронуудад өөр мэдээлэл зөөвөрлөгч болгон өргөнөөр судлагдсан байдаг. Тодруулбал, тэдгээрийн ±K 'хөндийний өдөөлтүүд (хавтгай эргэх туйлширсан диполь ялгаруулагч хэлбэрээр цацруулдаг) нь хөндийн харьцуулалтын сонголтын дүрмийн дагуу эргэх туйлширсан гэрлээр сонгомол өдөөгдөж, соронзон чөлөөт эргэлтийг идэвхтэй удирддаг.оптик эх үүсвэр.
Нэг давхаргын нэгдсэн эргэлтийн хөндийн бичил хөндийд ±K' хөндийн өдөөгчийг туйлшралын тааруулах замаар ±K эргүүлэх хөндийн төлөвт холбодог бөгөөд өрөөний температурт эргүүлэх өдөөх лазер нь хүчтэй гэрлийн хариу үйлдэлээр хэрэгждэг. Үүний зэрэгцээ,лазерЭнэхүү механизм нь системийн хамгийн бага алдагдлын төлөвийг олж, ±K эргэлдэх хөндийн эсрэг талын геометрийн фаз дээр тулгуурлан түгжигдэх хамаарлыг сэргээхийн тулд эхний үе шатаас хамааралгүй ±K' хөндийн өдөөлтүүдийг хөдөлгөдөг.
Энэхүү лазер механизмаар удирддаг хөндийн уялдаа холбоо нь бага температурт тасалдсан тархалтыг дарах хэрэгцээг арилгадаг. Нэмж дурдахад, Rashba нэг давхаргат лазерын хамгийн бага алдагдлын төлөвийг шугаман (дугуй) насосны туйлшралаар өөрчлөх боломжтой бөгөөд энэ нь лазерын эрч хүч, орон зайн уялдаа холбоог хянах боломжийг олгодог.
Профессор Хасман тайлбарлав: "Илчлэгдсэнфотоникspin valley Rashba эффект нь гадаргуугаас ялгарах спин оптик эх үүсвэрийг бий болгох ерөнхий механизмыг өгдөг. Нэг давхаргат ээрэх хөндийн бичил хөндийд харуулсан хөндийн уялдаа холбоо нь кубитын тусламжтайгаар ±K хөндийн өдөөгчүүдийн хоорондох квант мэдээллийн орооцолдолд хүрэхэд нэг алхам ойртуулж байна.
Удаан хугацааны турш манай баг цахилгаан соронзон долгионы үйл ажиллагааг хянах үр дүнтэй хэрэгсэл болох фотон спинийг ашиглан спин оптикийг хөгжүүлсээр ирсэн. 2018 онд хоёр хэмжээст материал дахь хөндийн псевдо-спинийг сонирхож, соронзон орон байхгүй үед атомын хэмжээний спин оптик эх үүсвэрийг идэвхтэй хянах талаар судлах урт хугацааны төслийг эхлүүлсэн. Бид нэг хөндийн өдөөлтөөс уялдаатай геометрийн фаз авах асуудлыг шийдэхийн тулд орон нутгийн бус Берри фазын согогийн загварыг ашигладаг.
Гэсэн хэдий ч өдөөлтүүдийн хооронд хүчтэй синхрончлолын механизм байхгүйн улмаас Рашубагийн нэг давхаргат гэрлийн эх үүсвэр дэх олон хөндийн экситонуудын үндсэн уялдаа холбоотой суперпозиция шийдэгдээгүй хэвээр байна. Энэ асуудал биднийг өндөр Q фотонуудын Рашуба загварын талаар бодоход урам зориг өгдөг. Физикийн шинэ аргуудыг шинэчилсний дараа бид энэ нийтлэлд дурдсан Рашубагийн нэг давхаргат лазерыг хэрэгжүүлсэн."
Энэхүү ололт нь сонгодог болон квант талбар дахь уялдаа холбоотой спин корреляцийн үзэгдлийг судлах замыг нээж, спинтрон болон фотоник оптоэлектроник төхөөрөмжүүдийн суурь судалгаа, ашиглалтын шинэ замыг нээж байна.