Un nou món de dispositius optoelectrònics

Un nou món dedispositius optoelectrònics

Els investigadors de l’Institut Tecnion-Israel de Tecnologia han desenvolupat un gir coherentment controlatlàser òpticBasat en una sola capa atòmica. Aquest descobriment es va fer possible mitjançant una interacció coherent depenent del spin entre una sola capa atòmica i una gelosia fotònica restringida horitzontalment, que suporta una vall de spin de gran q a través de la divisió de spin de tipus Rashaba de fotons de estats enllaçats en el continu.
El resultat, publicat a Nature Materials i destacat en el seu document de recerca, obre el camí per a l'estudi de fenòmens coherents relacionatssistemes quànticsi obre noves vies per a investigacions fonamentals i aplicacions de gir d’electrons i fotons en dispositius optoelectrònics. La font òptica de spin combina el mode fotó amb la transició d’electrons, que proporciona un mètode per estudiar l’intercanvi d’informació de spin entre electrons i fotons i desenvolupar dispositius optoelectrònics avançats.

Les microcavitats òptiques de Spin Valley estan construïdes mitjançant la interfície de gelosia fotònica de spin amb asimetria d'inversió (regió de nucli groc) i simetria d'inversió (regió de revestiment cian).
Per tal de construir aquestes fonts, un requisit previ és eliminar la degeneració de spin entre dos estats de gir oposats a la part de fotó o electrons. Generalment s’aconsegueix aplicant un camp magnètic sota un efecte Faraday o Zeeman, tot i que aquests mètodes solen requerir un camp magnètic fort i no poden produir un Microsource. Un altre enfocament prometedor es basa en un sistema de càmeres geomètriques que utilitza un camp magnètic artificial per generar estats de spin-split dels fotons en l’espai d’impuls.
Malauradament, les observacions anteriors dels estats dividits de spin s’han basat molt en els modes de propagació del factor de baixa massa, que imposen restriccions adverses a la coherència espacial i temporal de les fonts. Aquest enfocament també es veu afectat per la naturalesa controlada per spin de materials bloquejats amb làser, que no es poden o no es poden utilitzar fàcilment per controlar activamentFonts de llum, sobretot en absència de camps magnètics a temperatura ambient.
Per assolir estats de spin-split de spin-Q, els investigadors van construir gelosies de spin fotòniques amb diferents simetries, incloent un nucli amb asimetria d’inversió i un sobre simètric d’inversió integrat amb una capa única WS2, per produir valls de gir restringides lateralment. La gelosia asimètrica inversa bàsica utilitzada pels investigadors té dues propietats importants.
El vector de gelosia recíproc controlable del spin causat per la variació espacial de fase geomètrica del nanoporós nanoporós heterogeni compost per ells. Aquest vector divideix la banda de degradació del spin en dues branques polaritzades en spin a l'espai d'impuls, conegut com l'efecte Photonic Rushberg.
Un parell d’estats lligats a la q simètrics q (quasi) en el continu, és a dir, ± k (angle de la banda Brillouin) Les valls de filades de fotó a la vora de les branques de divisió de gir, formen una superposició coherent d’amplituds iguals.
El professor Koren va assenyalar: "Hem utilitzat els Monolides WS2 com a material de guany, ja que aquest disulfur de metall de transició de banda de banda directa té un pseudo-spin de vall únic i s'ha estudiat àmpliament com a transportista d'informació alternativa en els electrons de la vall. Concretament, els seus excitons de la vall de ± K (que s’irradien en forma d’emissors dipols polaritzats en espinar planes) es poden excitar selectivament mitjançant la llum polaritzada per spin segons les regles de selecció de comparació de la vall, controlant activament un gir magnèticament lliureFont òptica.
En una microcavitat integrada de Spin Valley d'una sola capa, els excitons de la vall de ± K s'acoblen a l'estat de la vall de spin ± K mitjançant la coincidència de polarització i el làser de spin excitó a temperatura ambient es realitza amb una forta retroalimentació de llum. Al mateix temps, ellàserEl mecanisme condueix inicialment els excitons de la vall de ± K 'K' de la fase per trobar l'estat de pèrdua mínim del sistema i tornar a establir la correlació de bloqueig basada en la fase geomètrica davant de la vall de spin ± K.
La coherència de la vall impulsada per aquest mecanisme làser elimina la necessitat de supressió de baixa temperatura de la dispersió intermitent. A més, l’estat de pèrdua mínima del làser de monocapa Rashba es pot modular mitjançant polarització lineal (circular) de la bomba, que proporciona una manera de controlar la intensitat del làser i la coherència espacial. "
El professor Hasman explica: “Els revelatsfotònicaL’efecte Spin Valley Rashba proporciona un mecanisme general per construir fonts òptiques de spin que emeten superfície. La coherència de la vall demostrada en una microcavitat integrada de Spin Valley d'una sola capa ens aprova un pas més a prop per assolir l'enredament d'informació quàntica entre els excitons de la vall de K 'mitjançant qubits.
Durant molt de temps, el nostre equip ha estat desenvolupant òptiques de spin, utilitzant el gir de fotons com a eina eficaç per controlar el comportament de les ones electromagnètiques. El 2018, intrigat per la pseudo-spin de la vall en materials bidimensionals, vam iniciar un projecte a llarg termini per investigar el control actiu de les fonts òptiques de spin a escala atòmica en absència de camps magnètics. Utilitzem el model de defecte de fase de baies no locals per resoldre el problema d’obtenir una fase geomètrica coherent d’un excitó de la vall única.
No obstant això, a causa de la manca d’un fort mecanisme de sincronització entre els excitons, la superposició coherent fonamental de múltiples excitons de la vall a la font de llum d’una sola capa de Rashuba que s’ha aconseguit no es resol. Aquest problema ens inspira a pensar en el model Rashuba de fotons de gran q. Després d’innovar nous mètodes físics, hem implementat el làser d’una sola capa de Rashuba descrit en aquest treball ”.
Aquest assoliment obre el camí per a l'estudi de fenòmens de correlació de spin coherents en camps clàssics i quàntics i obre una nova manera per a la investigació bàsica i l'ús de dispositius optoelectrònics espintrònics i fotònics.