Cîhanek nû ya amûrên optoelektronîk

Cîhanek nû yaamûrên optoelektronîk

Lekolînwanên li Enstîtuya Teknolojiyê ya Technion-Israel spinek hevgirtî ya kontrolkirî pêş xistinlaser optîkli ser bingeha yek tebeqek atomî. Ev vedîtin bi danûstendinek girêdayî spin-a hevgirtî ya di navbera qatek atomê ya yekane û torbek spinê ya fotonîkî ya bi sînorkirî ya horizontî de pêk hat, ku piştgirî dide deştek spin-Q-ya bilind bi dabeşkirina spin-a-type Rashaba ya fotonên dewletên girêdayî di berdewamiyê de.
Encam, di Nature Materials de hate weşandin û di kurtenivîsa lêkolîna xwe de hate ronî kirin, rê li ber lêkolîna diyardeyên hevgirtî yên bi spin-ê yên klasîk ûsîstemên quantum, û rêyên nû ji bo lêkolînên bingehîn û sepanên spin elektron û foton di cîhazên optoelektronîk de vedike. Çavkaniya optîkî ya spin moda fotonê bi veguheztina elektronê re dike yek, ku rêbazek ji bo lêkolîna danûstendina agahdariya spin di navbera elektron û fotonan de û pêşxistina amûrên optoelektronîkî yên pêşkeftî peyda dike.

Mîkrokavîteyên optîkî yên spin valley bi navgîniya pêlên spinê yên fotonîkî yên bi asîmetrîya berevajîkirinê (herêma bingehîn a zer) û simetrîya berevajîkirinê (herêma pêçana cyan) têne çêkirin.
Ji bo avakirina van çavkaniyan, şertek pêdivî ev e ku meriv dejenerasyona spinê ya di navbera du dewletên spin ên dijber ên di beşa foton an elektronê de ji holê rabike. Ev bi gelemperî bi sepandina zeviyek magnetîkî ya di bin bandora Faraday an Zeeman de tê bidestxistin, her çend van rêbazan bi gelemperî zeviyek magnetîkî ya bihêz hewce dike û nekare çavkaniyek mîkro hilberîne. Nêzîkbûnek din a sozdar li ser bingeha pergala kameraya geometrîkî ye ku zeviyek magnetîkî ya çêkirî bikar tîne da ku rewşên spin-perçebûyî yên fotonan li cîhê gavê biafirîne.
Mixabin, çavdêriyên berê yên dewletên perçebûyî yên spin bi giranî xwe dispêrin awayên belavbûna faktora kêm-girseyî, ku li ser hevrêziya mekanî û demkî ya çavkaniyan astengiyên neyînî ferz dikin. Ev nêzîkatî di heman demê de ji hêla xwezaya bi-kontrolkirî ya materyalên lazer-qezenckirina blokê ve jî tê asteng kirin, ku nekarin an jî nekarin bi hêsanî werin bikar anîn da ku bi rengek çalak kontrol bikin.çavkaniyên ronahî, bi taybetî di nebûna zeviyên magnetîkî de li germahiya odeyê.
Ji bo ku bigihîjin rewşên perçebûna spin-Q-ya bilind, lêkolîneran tîrêjên spin ên fotonîkî yên bi simetrîyên cihêreng, di nav de bingehek bi asimetrîya berevajîkirî û zerfek simetrîk a berevajîkirî ya ku bi qatek yekane ya WS2 ve hatî entegre kirin, ava kirin da ku newalên spin-ê yên bi alîkî ve têne asteng kirin. Tewra asîmetrîk a berevajî ya bingehîn ku ji hêla lêkolîneran ve hatî bikar anîn du taybetmendiyên girîng hene.
Vektora tîrêjê ya berevajî-girêdayî spin-a kontrolkirî ya ku ji ber guheztina cîhê qonaxa geometrîkî ya nanopora heterojen a anîsotropîk a ku ji wan pêk tê. Ev vektor di qada momentumê de band hilweşîna spinê li du şaxên polarkirî yên spin perçe dike, ku wekî bandora Rushbergê ya fotonîkî tê zanîn.
Di berdewamiyê de cotek qonaxên bilind ên simetrîk (qûsî) yên girêdayî, ango ±K (Angle band Brillouin) geliyên spinê yên fotonê li qiraxa şaxên perçebûyî yên spinê, lihevhatinek hevgirtî ya amplîtudên wekhev pêk tînin.
Profesor Koren destnîşan kir: "Me monolîdên WS2 wekî materyalê qezencê bikar anî ji ber ku ev dîsulfîdê metalê ya veguheztina band-gapa rasterast xwedan pseudo-spina newalê ye û bi berfirehî wekî hilgirê agahdariya alternatîf di elektronên geliyê de hatî lêkolîn kirin. Bi taybetî, eksîtonên wan ên ±K'yê (yên ku di şiklê emelkerên dupolî yên spin-polarîzekirî yên plankirî de radibin) dikarin li gorî qaîdeyên hilbijartina berawirdkirina geliyê bi ronahiya spin-polarîzekirî bi rengek bijartî werin heyecan kirin, bi vî rengî bi rengek aktîf spinek azad a magnetîkî kontrol bikin.çavkaniya optîkî.
Di mîkrokavîteyek newala spinê ya yek-qatî de, eksîtonên geliyê ±K' bi hevahengiya polarîzasyonê bi rewşa ±K spinê ve têne girêdan, û lazera spin exciton li germahiya odeyê ji hêla bertekên ronahiyê yên xurt ve tê fêm kirin. Di heman demê de, yalasermekanîzma di destpêkê de eksîtonên ±K'valê yên serbixwe-fazayê dimeşîne da ku rewşa windabûna hindiktirîn a pergalê bibîne û li ser bingeha qonaxa geometrîkî ya li hember newala spinê ±K ji nû ve pêwendiya kilîtbûnê saz bike.
Hevrêziya geliyê ku ji hêla vê mekanîzmaya lazerê ve tê rêve kirin hewcedariya tepeserkirina germahiya nizm a belavbûna navberê ji holê radike. Wekî din, rewşa windabûna hindiktirîn a lazera yek-layer Rashba dikare bi polarîzasyona pompê ya xêzkirî (dorvekî) ve were modul kirin, ku rêyek ji bo kontrolkirina tundiya lazer û hevrêziya cîhê peyda dike."
Profesor Hasman diyar dike: “Yên eşkere kirinfotonikBandora spin valley Rashba mekanîzmayek gelemperî ji bo avakirina çavkaniyên optîkî yên spin-ê-berê peyda dike. Hevrêziya geliyê ku di mîkrokavîteyek newala spin a yek-tebeqeyî de hatî destnîşan kirin, me gavek nêziktir dike ku em bigihîjin tevhevbûna agahdariya kuantumê ya di navbera ±K 'eksîtonên geliyê de bi riya qubitan.
Demek dirêj e, tîmê me optîka spinê pêş dixe, ku spina fotonê wekî amûrek bi bandor ji bo kontrolkirina tevgera pêlên elektromagnetîk bikar tîne. Di sala 2018-an de, ku ji hêla pseudo-spina geliyê ve di materyalên du-alî de meraq kir, me dest bi projeyek demdirêj kir ku vekolîna kontrolkirina çalak a çavkaniyên optîkî yên spin-ê-pîvana atomê di nebûna zeviyên magnetîkî de. Em modela kêmasiya qonaxa Berry ya ne-herêmî bikar tînin da ku pirsgirêka bidestxistina qonaxek geometrîkî ya hevgirtî ji yek eksîtonek geliyê çareser bikin.
Lêbelê, ji ber nebûna mekanîzmayek hevdemkirinê ya bihêz a di navbera eksîtonan de, serpêhatiya bingehîn a hevgirtî ya gelek eksîtonên geliyê di çavkaniya ronahiyê ya yek-tebeqeya Rashuba de ku hatî bidestxistin, neçar dimîne. Ev pirsgirêk me teşwîq dike ku em li ser modela Rashuba ya fotonên Q bilind bifikirin. Piştî nûjenkirina rêbazên fizîkî yên nû, me lazera Rashuba ya yek-qatî ya ku di vê gotarê de hatî destnîşan kirin bicîh anî."
Ev destkeft rê li ber lêkolîna diyardeyên pêwendiya spin a hevgirtî di warên klasîk û kuantûmê de vedike, û rêyek nû ji lêkolîna bingehîn û karanîna amûrên optoelektronîk ên spintronîk û fotonîkî re vedike.