Шинэ ертөнцоптоэлектроник төхөөрөмжүүд
Технион-Израилийн Технологийн Хүрээлэнгийн судлаачид уялдаа холбоотой хяналттай эргэлтийг боловсруулжээ.оптик лазерганц атомын давхарга дээр суурилсан. Энэхүү нээлт нь ганц атомын давхарга болон хэвтээ хязгаарлагдмал фотон спинийн торны хоорондох уялдаа холбоотой спинээс хамааралтай харилцан үйлчлэлийн ачаар боломжтой болсон бөгөөд энэ нь континуум дахь холбогдсон төлөвийн фотонуудын Рашаба төрлийн спин хуваагдлаар дамжуулан өндөр Q спинийн хөндийг дэмждэг.
Энэхүү үр дүн нь Nature Materials сэтгүүлд нийтлэгдсэн бөгөөд судалгааны товч агуулгад нь онцолсон бөгөөд сонгодог болон бусад шинжлэх ухаанд спинтэй холбоотой когерент үзэгдлийг судлах замыг нээж өгч байна.квант системүүд, мөн оптоэлектрон төхөөрөмжүүдэд электрон ба фотоны спинийг судлах, хэрэглэх шинэ боломжийг нээж өгч байна. Спин оптик эх үүсвэр нь фотоны горимыг электрон шилжилттэй хослуулсан бөгөөд энэ нь электрон ба фотонуудын хоорондох спин мэдээллийн солилцоог судлах, дэвшилтэт оптоэлектрон төхөөрөмжүүдийг хөгжүүлэх аргыг олгодог.
Спин хөндийн оптик бичил хөндийг фотоник спин торыг урвуу тэгш бус байдал (шар цөмийн бүс) болон урвуу тэгш хэм (цэнхэр бүрхүүлийн бүс)-тэй холбосноор бүтээдэг.
Эдгээр эх үүсвэрийг бий болгохын тулд фотон эсвэл электрон хэсгийн хоёр эсрэг спин төлөвийн хоорондох спинийн доройтлыг арилгах урьдчилсан нөхцөл юм. Үүнийг ихэвчлэн Фарадей эсвэл Зееманы эффектийн дор соронзон орон ашиглах замаар хийдэг 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-хуваагдсан төлөвийг бий болгохын тулд хиймэл соронзон орон ашигладаг геометрийн камерын систем дээр суурилдаг.
Харамсалтай нь, спин хуваагдлын төлөв байдлын өмнөх ажиглалтууд нь бага масстай хүчин зүйлийн тархалтын горимд ихээхэн тулгуурлаж байсан бөгөөд энэ нь эх үүсвэрийн орон зайн болон цаг хугацааны уялдаа холбоонд сөргөөр хязгаарлалт тавьдаг. Энэ арга нь мөн блок хэлбэрийн лазер олшруулагч материалын спин хяналттай шинж чанарт саад болж байгаа бөгөөд үүнийг идэвхтэй хянах боломжгүй эсвэл амархан ашиглах боломжгүй юм.гэрлийн эх үүсвэрүүд, ялангуяа өрөөний температурт соронзон орон байхгүй үед.
Өндөр Q спин-хуваалтын төлөвт хүрэхийн тулд судлаачид хажуу тийшээ хязгаарлагдмал спин хөндийг бий болгохын тулд урвуу тэгш бус байдалтай цөм болон WS2 нэг давхаргатай нэгтгэсэн урвуу тэгш бус бүрхүүл зэрэг өөр өөр тэгш хэмтэй фотоник спин торыг бүтээжээ. Судлаачдын ашигласан үндсэн урвуу тэгш бус тор нь хоёр чухал шинж чанартай.
Тэдгээрээс бүрдсэн олон янзын анизотроп нано нүх сүвтэй бодисын геометрийн фазын орон зайн өөрчлөлтөөс үүдэлтэй хяналттай спинээс хамааралтай харилцан үйлчлэлийн торны вектор. Энэ вектор нь спин задралын зурвасыг импульсийн орон зайд хоёр спин-туйлширсан мөчир болгон хуваадаг бөгөөд үүнийг фотоник Рушбергийн эффект гэж нэрлэдэг.
Континуум дахь өндөр Q тэгш хэмтэй (квази) холбогдсон төлөвүүдийн хос, тухайлбал спин хуваагдах мөчрүүдийн ирмэг дээрх ±K (Бриллюэний зурвасын өнцөг) фотоны спин хөндийнүүд нь тэнцүү далайцтай когерент суперпозиция үүсгэдэг.
Профессор Корен тэмдэглэхдээ: “Бид WS2 монолидыг олшруулагч материал болгон ашигласан, учир нь энэхүү шууд зурвасын зайтай шилжилтийн металлын дисульфид нь өвөрмөц хөндийн псевдо-спинтэй бөгөөд хөндийн электронуудад өөр мэдээлэл зөөгч болгон өргөнөөр судлагдсан. Тодруулбал, тэдгээрийн ±K 'хөндийн экситонуудыг (хавтгай спин-туйлширсан дипол ялгаруулагч хэлбэрээр цацруулдаг) хөндийн харьцуулалтын сонголтын дүрмийн дагуу спин-туйлширсан гэрлээр сонгомол байдлаар өдөөж, улмаар соронзон чөлөөт эргэлтийг идэвхтэй хянаж болно.”оптик эх үүсвэр.
Нэг давхаргат интеграцчилагдсан спин хөндийн бичил хөндийд ±K 'хөндийн экситонууд нь туйлшралын тохируулгаар ±K спин хөндийн төлөвтэй холбогддог бөгөөд өрөөний температурт спин экситон лазерыг хүчтэй гэрлийн хариу урвалаар хэрэгжүүлдэг. Үүний зэрэгцээ,лазермеханизм нь анх фазаас хамааралгүй ±K 'хөндийн экситонуудыг системийн хамгийн бага алдагдлын төлөвийг олоход хүргэж, ±K спин хөндийн эсрэг талын геометрийн фаз дээр үндэслэн түгжих корреляцийг дахин тогтоодог.
Энэхүү лазерын механизмаар удирддаг хөндийн когерент байдал нь завсарлагатай тархалтыг бага температурт дарах шаардлагагүй болгодог. Үүнээс гадна, Рашба дан давхаргат лазерын хамгийн бага алдагдлын төлөвийг шугаман (дугуй) шахуургын туйлшралаар зохицуулж болох бөгөөд энэ нь лазерын эрчим болон орон зайн когерент байдлыг хянах боломжийг олгодог.
Профессор Хасман тайлбарлахдаа: “ИлчлэгдсэнфотоникСпин хөндийн Рашба эффект нь гадаргуугийн ялгаруулдаг спин оптик эх үүсвэрийг бий болгох ерөнхий механизмыг бий болгодог. Нэг давхаргат интеграцчилагдсан спин хөндийн бичил хөндийд харуулсан хөндийн уялдаа холбоо нь кубитуудаар дамжуулан ±K 'хөндийн экситонуудын хооронд квант мэдээллийн орооцолдлыг бий болгоход биднийг нэг алхам ойртуулж байна.
Манай баг удаан хугацааны турш цахилгаан соронзон долгионы зан төлөвийг хянах үр дүнтэй хэрэгсэл болгон фотоны спинийг ашиглан спин оптикийг хөгжүүлж ирсэн. 2018 онд хоёр хэмжээст материал дахь хөндийн псевдо-спинд сонирхолтойгоор бид соронзон орон байхгүй үед атомын хэмжээний спин оптик эх үүсвэрийг идэвхтэй хянах урт хугацааны төслийг эхлүүлсэн. Бид ганц хөндийн экситоноос когерент геометрийн фазыг олж авах асуудлыг шийдэхийн тулд орон нутгийн бус Берри фазын согогийн загварыг ашигладаг.
Гэсэн хэдий ч экситонуудын хооронд хүчтэй синхрончлолын механизм байхгүйгээс болж Рашуба нэг давхаргат гэрлийн эх үүсвэрт олон хөндийн экситонуудын үндсэн когерент суперпозици шийдэгдээгүй хэвээр байна. Энэ асуудал нь биднийг өндөр Q фотонуудын Рашуба загварын талаар бодоход урам зориг өгч байна. Шинэ физик аргуудыг нэвтрүүлсний дараа бид энэхүү өгүүлэлд дурдсан Рашуба нэг давхаргат лазерыг хэрэгжүүлсэн.”
Энэхүү ололт амжилт нь сонгодог болон квант салбарт когерент спин корреляцийн үзэгдлийг судлах замыг нээж, спинтроник болон фотоник оптоэлектрон төхөөрөмжүүдийн үндсэн судалгаа, хэрэглээнд шинэ замыг нээж өгч байна.
Нийтэлсэн цаг: 2024 оны 3-р сарын 12