Dunia baru perangkat optoelektronik

Dunia baruperangkat optoelektronik

Para peneliti di Institut Teknologi Technion-Israel telah mengembangkan putaran yang dikontrol secara koherenlaser optikberdasarkan pada satu lapisan atom.Penemuan ini dimungkinkan oleh interaksi yang bergantung pada putaran yang koheren antara lapisan atom tunggal dan kisi putaran fotonik yang dibatasi secara horizontal, yang mendukung lembah putaran Q tinggi melalui pemisahan putaran foton tipe Rashaba dari keadaan terikat dalam kontinum.
Hasilnya, dipublikasikan di Nature Materials dan disorot dalam ringkasan penelitiannya, membuka jalan bagi studi fenomena terkait putaran yang koheren dalam teori klasik dan klasik.sistem kuantum, dan membuka jalan baru untuk penelitian mendasar dan penerapan putaran elektron dan foton pada perangkat optoelektronik.Sumber optik spin menggabungkan mode foton dengan transisi elektron, yang menyediakan metode untuk mempelajari pertukaran informasi spin antara elektron dan foton dan mengembangkan perangkat optoelektronik canggih.

Microcavities optik spin valley dibangun dengan menghubungkan kisi spin fotonik dengan asimetri inversi (wilayah inti kuning) dan simetri inversi (wilayah kelongsong cyan).
Untuk membangun sumber-sumber ini, prasyaratnya adalah menghilangkan degenerasi spin antara dua keadaan spin berlawanan pada bagian foton atau elektron.Hal ini biasanya dicapai dengan menerapkan medan magnet di bawah efek Faraday atau Zeeman, meskipun metode ini biasanya memerlukan medan magnet yang kuat dan tidak dapat menghasilkan sumber mikro.Pendekatan lain yang menjanjikan didasarkan pada sistem kamera geometris yang menggunakan medan magnet buatan untuk menghasilkan keadaan spin-split foton dalam ruang momentum.
Sayangnya, pengamatan sebelumnya terhadap keadaan spin split sangat bergantung pada mode propagasi faktor massa rendah, yang menimbulkan kendala merugikan pada koherensi sumber spasial dan temporal.Pendekatan ini juga terhambat oleh sifat material penguat laser berbentuk kotak yang dikendalikan putaran, yang tidak dapat atau tidak dapat dengan mudah digunakan untuk mengontrol secara aktif.sumber cahaya, terutama jika tidak ada medan magnet pada suhu kamar.
Untuk mencapai keadaan pemisahan putaran Q tinggi, para peneliti membangun kisi putaran fotonik dengan simetri yang berbeda, termasuk inti dengan asimetri inversi dan selubung simetris inversi yang terintegrasi dengan lapisan tunggal WS2, untuk menghasilkan lembah putaran yang dibatasi secara lateral.Kisi asimetris terbalik dasar yang digunakan oleh para peneliti memiliki dua sifat penting.
Vektor kisi timbal balik bergantung pada putaran yang dapat dikontrol yang disebabkan oleh variasi ruang fase geometris dari nanopori anisotropik heterogen yang tersusun darinya.Vektor ini membagi pita degradasi spin menjadi dua cabang terpolarisasi spin dalam ruang momentum, yang dikenal sebagai efek fotonik Rushberg.
Sepasang keadaan terikat simetris (kuasi) Q tinggi dalam kontinum, yaitu lembah putaran foton ±K (Brillouin band Angle) di tepi cabang yang membelah putaran, membentuk superposisi koheren dengan amplitudo yang sama.
Profesor Koren mencatat: “Kami menggunakan monolida WS2 sebagai bahan penguatan karena disulfida logam transisi celah pita langsung ini memiliki putaran semu lembah yang unik dan telah dipelajari secara ekstensif sebagai pembawa informasi alternatif dalam elektron lembah.Secara khusus, rangsangan lembah ±K 'nya (yang memancar dalam bentuk pemancar dipol terpolarisasi spin planar) dapat tereksitasi secara selektif oleh cahaya terpolarisasi spin sesuai dengan aturan pemilihan perbandingan lembah, sehingga secara aktif mengontrol putaran bebas magnetis.sumber optik.
Dalam mikrokavitas spin valley terintegrasi satu lapis, eksiton ±K 'lembah digabungkan ke keadaan lembah spin ±K melalui pencocokan polarisasi, dan laser spin eksiton pada suhu kamar diwujudkan dengan umpan balik cahaya yang kuat.Pada saat yang sama,laserMekanisme ini mendorong rangsangan lembah ±K 'yang awalnya tidak bergantung pada fase untuk menemukan keadaan kerugian minimum sistem dan membangun kembali korelasi penguncian berdasarkan fase geometrik yang berlawanan dengan lembah putaran ±K.
Koherensi lembah yang didorong oleh mekanisme laser ini menghilangkan kebutuhan akan penekanan hamburan intermiten pada suhu rendah.Selain itu, keadaan kerugian minimum laser monolayer Rashba dapat dimodulasi oleh polarisasi pompa linier (melingkar), yang menyediakan cara untuk mengontrol intensitas laser dan koherensi spasial.”
Profesor Hasman menjelaskan: “Yang terungkapfotonikspin valley Efek Rashba menyediakan mekanisme umum untuk membangun sumber optik spin yang memancarkan permukaan.Koherensi lembah yang ditunjukkan dalam mikrocavity spin valley terintegrasi satu lapis membawa kita selangkah lebih dekat untuk mencapai keterikatan informasi kuantum antara rangsangan lembah ±K 'melalui qubit.
Sejak lama, tim kami telah mengembangkan spin optik, menggunakan spin foton sebagai alat yang efektif untuk mengendalikan perilaku gelombang elektromagnetik.Pada tahun 2018, karena tertarik dengan putaran semu lembah dalam material dua dimensi, kami memulai proyek jangka panjang untuk menyelidiki kontrol aktif sumber optik putaran skala atom tanpa adanya medan magnet.Kami menggunakan model cacat fase Berry non-lokal untuk memecahkan masalah memperoleh fase geometri yang koheren dari eksiton lembah tunggal.
Namun, karena kurangnya mekanisme sinkronisasi yang kuat antara rangsangan, superposisi koheren mendasar dari rangsangan beberapa lembah dalam sumber cahaya lapisan tunggal Rashuba yang telah dicapai masih belum terpecahkan.Masalah ini menginspirasi kita untuk berpikir tentang model foton Q tinggi Rashuba.Setelah menginovasi metode fisik baru, kami telah menerapkan laser satu lapis Rashuba yang dijelaskan dalam makalah ini.”
Pencapaian ini membuka jalan bagi studi fenomena korelasi putaran koheren dalam bidang klasik dan kuantum, dan membuka jalan baru bagi penelitian dasar dan penggunaan perangkat optoelektronik spintronik dan fotonik.