ໂລກໃຫມ່ຂອງອຸປະກອນ optoelectronic

ໂລກໃຫມ່ຂອງອຸປະກອນ optoelectronic

ນັກຄົ້ນຄວ້າທີ່ສະຖາບັນເຕັກໂນໂລຢີ Technion-Israel ໄດ້ພັດທະນາການຫມຸນທີ່ມີການຄວບຄຸມຮ່ວມກັນເລເຊີ opticalອີງໃສ່ຊັ້ນປະລໍາມະນູດຽວ. ການຄົ້ນພົບນີ້ແມ່ນເປັນໄປໄດ້ໂດຍການປະຕິສໍາພັນທີ່ຂຶ້ນກັບ spin-coherent ລະຫວ່າງຊັ້ນປະລໍາມະນູດຽວແລະເສັ້ນໄຍ spinning photonic constrained ຢຽດຕາມທາງຂວາງ, ເຊິ່ງສະຫນັບສະຫນູນຮ່ອມພູ spin ສູງ Q ຜ່ານ Spin ປະເພດ Rashaba ແຍກ photons ຂອງລັດຜູກມັດໃນ continuum.
ຜົນໄດ້ຮັບ, ຈັດພີມມາໃນ Nature Materials ແລະເນັ້ນໃສ່ໃນບົດສະຫຼຸບການຄົ້ນຄວ້າຂອງຕົນ, ປູທາງສໍາລັບການສຶກສາຂອງປະກົດການ spin ທີ່ກ່ຽວຂ້ອງໃນຄລາສສິກແລະ.ລະບົບ quantum, ແລະເປີດເສັ້ນທາງໃຫມ່ສໍາລັບການຄົ້ນຄວ້າພື້ນຖານແລະຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂອງ electron ແລະ photon spin ໃນອຸປະກອນ optoelectronic. ແຫຼ່ງ optical spin ປະສົມປະສານຮູບແບບ photon ກັບການຫັນປ່ຽນເອເລັກໂຕຣນິກ, ເຊິ່ງສະຫນອງວິທີການສໍາລັບການສຶກສາແລກປ່ຽນຂໍ້ມູນ spin ລະຫວ່າງເອເລັກໂຕຣນິກແລະ photons ແລະການພັດທະນາອຸປະກອນ optoelectronic ກ້າວຫນ້າທາງດ້ານ.

Spin valley optical microcavities ແມ່ນການກໍ່ສ້າງໂດຍ interfacing photonic spin lattices ກັບ inversion asymmetry (ພາກພື້ນແກນສີເຫຼືອງ) ແລະ inversion symmetry (ພາກພື້ນ cladding cyan).
ເພື່ອສ້າງແຫຼ່ງເຫຼົ່ານີ້, ເງື່ອນໄຂເບື້ອງຕົ້ນແມ່ນເພື່ອລົບລ້າງຄວາມເສື່ອມໂຊມຂອງ spin ລະຫວ່າງສອງລັດ spin ກົງກັນຂ້າມໃນສ່ວນ photon ຫຼືເອເລັກໂຕຣນິກ. ປົກກະຕິແລ້ວນີ້ແມ່ນບັນລຸໄດ້ໂດຍການນໍາໃຊ້ພາກສະຫນາມແມ່ເຫຼັກພາຍໃຕ້ຜົນກະທົບ Faraday ຫຼື Zeeman, ເຖິງແມ່ນວ່າວິທີການເຫຼົ່ານີ້ປົກກະຕິແລ້ວຕ້ອງການພາກສະຫນາມແມ່ເຫຼັກທີ່ເຂັ້ມແຂງແລະບໍ່ສາມາດຜະລິດ microsource ໄດ້. ອີກວິທີໜຶ່ງທີ່ໂດດເດັ່ນແມ່ນອີງໃສ່ລະບົບກ້ອງຖ່າຍຮູບເລຂາຄະນິດທີ່ໃຊ້ສະຫນາມແມ່ເຫຼັກທຽມເພື່ອສ້າງສະຖານະ spin-split ຂອງ photons ໃນຊ່ອງ momentum.
ແຕ່ຫນ້າເສຍດາຍ, ການສັງເກດການທີ່ຜ່ານມາຂອງລັດການແບ່ງປັນ spin ໄດ້ອີງໃສ່ຫຼາຍຮູບແບບການຂະຫຍາຍພັນປັດໄຈຕ່ໍາ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ຂໍ້ຈໍາກັດທາງລົບຕໍ່ຄວາມສອດຄ່ອງທາງພື້ນທີ່ແລະຊົ່ວຄາວຂອງແຫຼ່ງ. ວິທີການນີ້ຍັງຖືກຂັດຂວາງໂດຍລັກສະນະການຄວບຄຸມ spin-control ຂອງວັດສະດຸ laser-gain blocky, ເຊິ່ງບໍ່ສາມາດຫຼືບໍ່ສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ໄດ້ຢ່າງງ່າຍດາຍເພື່ອຄວບຄຸມຢ່າງຫ້າວຫັນ.ແຫຼ່ງແສງ, ໂດຍສະເພາະໃນເວລາທີ່ບໍ່ມີພາກສະຫນາມແມ່ເຫຼັກຢູ່ໃນອຸນຫະພູມຫ້ອງ.
ເພື່ອບັນລຸລັດ spin-splitting ລະດັບ Q ສູງ, ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ກໍ່ສ້າງ lattices spin photonic ທີ່ມີ symmetries ທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ລວມທັງແກນທີ່ມີ inversion asymmetry ແລະ envelope symmetric inversion ປະສົມປະສານກັບ WS2 ຊັ້ນດຽວ, ເພື່ອຜະລິດຮ່ອມພູ spin ຂ້າງຄຽງ. ພື້ນຖານຂອງເສັ້ນດ່າງທີ່ບໍ່ສົມມາດປີ້ນກັບກັນທີ່ໃຊ້ໂດຍນັກຄົ້ນຄວ້າມີສອງຄຸນສົມບັດທີ່ສໍາຄັນ.
vector lattice reciprocal spin-dependent ທີ່ສາມາດຄວບຄຸມໄດ້ທີ່ເກີດຈາກການປ່ຽນແປງໄລຍະທາງເລຂາຄະນິດຂອງ nanoporous anisotropic heterogeneous ປະກອບດ້ວຍພວກມັນ. vector ນີ້ແຍກແຖບການເຊື່ອມໂຊມຂອງ spin ເປັນສອງສາຂາ spin-polarized ໃນຊ່ອງ momentum, ເອີ້ນວ່າຜົນກະທົບ photonic Rushberg.
ຄູ່ຂອງ Q symmetric ສູງ (quasi) ຜູກມັດລັດຢູ່ໃນພາກຕໍ່ເນື່ອງ, ຄື ±K (Brillouin band Angle) ຮ່ອມພູສະປິນ photon ຢູ່ແຂບຂອງ spin splitting ກິ່ງງ່າ, ປະກອບເປັນ superposition ສອດຄ່ອງຂອງຄວາມກວ້າງຂວາງເທົ່າທຽມກັນ.
ສາດສະດາຈານ Koren ສັງເກດເຫັນວ່າ: "ພວກເຮົາໄດ້ໃຊ້ WS2 monolides ເປັນອຸປະກອນການໄດ້ຮັບຍ້ອນວ່າໂລຫະ disulfide ແຖບການປ່ຽນແປງໂດຍກົງນີ້ມີ pseudo-spin ຮ່ອມພູທີ່ເປັນເອກະລັກແລະໄດ້ຮັບການສຶກສາຢ່າງກວ້າງຂວາງເປັນຜູ້ໃຫ້ບໍລິການຂໍ້ມູນທາງເລືອກໃນ valley electrons. ໂດຍສະເພາະ, ±K 'valley excitons ຂອງພວກເຂົາ (ເຊິ່ງ radiate ໃນຮູບແບບຂອງ planar spin-polarized dipole emitters) ສາມາດໄດ້ຮັບຄວາມຕື່ນເຕັ້ນໂດຍແສງສະຫວ່າງ spin-polarized ຕາມກົດລະບຽບການຄັດເລືອກຂອງຮ່ອມພູ, ດັ່ງນັ້ນການຄວບຄຸມການສະປິນທີ່ບໍ່ມີແມ່ເຫຼັກຢ່າງຈິງຈັງ.ແຫຼ່ງແສງ.
ໃນ microcavity spin valley ປະສົມປະສານຊັ້ນດຽວ, ±K 'valley excitons ຖືກສົມທົບກັບລັດ ±K spin valley ໂດຍການຈັບຄູ່ polarization, ແລະ spin exciton laser ຢູ່ໃນອຸນຫະພູມຫ້ອງແມ່ນຮັບຮູ້ໂດຍການຕອບໂຕ້ແສງສະຫວ່າງທີ່ເຂັ້ມແຂງ. ໃນຂະນະດຽວກັນ, ສເລເຊີກົນໄກການຂັບລົດໄລຍະເບື້ອງຕົ້ນເອກະລາດ±K 'ຮ່ອມພູ excitons ເພື່ອຊອກຫາສະຖານະການສູນເສຍຕໍາ່ສຸດທີ່ຂອງລະບົບແລະ re: ສ້າງຕັ້ງການພົວພັນ lock-in ໂດຍອີງໃສ່ໄລຍະ geometric ກົງກັນຂ້າມກັບ ±K spin valley.
ຄວາມສອດຄ່ອງຂອງຮ່ອມພູທີ່ຂັບເຄື່ອນໂດຍກົນໄກເລເຊີນີ້ກໍາຈັດຄວາມຕ້ອງການສໍາລັບການສະກັດກັ້ນອຸນຫະພູມຕ່ໍາຂອງການກະແຈກກະຈາຍຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ. ນອກຈາກນັ້ນ, ສະພາບການສູນເສຍຂັ້ນຕ່ໍາຂອງເລເຊີ Rashba monolayer ສາມາດຖືກດັດແປງໂດຍ polarization ປັ໊ມ linear (ວົງ), ເຊິ່ງສະຫນອງວິທີການຄວບຄຸມຄວາມເຂັ້ມຂອງເລເຊີແລະຄວາມສອດຄ່ອງທາງພື້ນທີ່.
ສາດສະດາຈານ Hasman ອະທິບາຍວ່າ: “ການເປີດເຜີຍໂຟໂຕນິກspin valley ຜົນກະທົບ Rashba ສະຫນອງກົນໄກທົ່ວໄປສໍາລັບການກໍ່ສ້າງແຫຼ່ງ optical spin emitting ດ້ານ. ຄວາມສອດຄ່ອງຂອງຮ່ອມພູທີ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນໃນຊັ້ນດຽວປະສົມປະສານ microcavity ຮ່ອມພູ spin ນໍາເອົາພວກເຮົາຫນຶ່ງຂັ້ນຕອນທີ່ໃກ້ຊິດກັບການບັນລຸຂໍ້ມູນ quantum entanglement ລະຫວ່າງ ±K 'valley excitons ຜ່ານ qubits.
ສໍາລັບເວລາດົນນານ, ທີມງານຂອງພວກເຮົາໄດ້ພັດທະນາ optics spin, ການນໍາໃຊ້ photon spin ເປັນເຄື່ອງມືປະສິດທິພາບໃນການຄວບຄຸມພຶດຕິກໍາຂອງຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ. ໃນປີ 2018, intrigued ໂດຍ pseudo-spin ຮ່ອມພູໃນວັດສະດຸສອງມິຕິລະດັບ, ພວກເຮົາໄດ້ເລີ່ມຕົ້ນໂຄງການໄລຍະຍາວເພື່ອສືບສວນການຄວບຄຸມການເຄື່ອນໄຫວຂອງແຫຼ່ງ optical spin ຂະຫນາດປະລໍາມະນູໃນເວລາທີ່ບໍ່ມີພາກສະຫນາມແມ່ເຫຼັກ. ພວກເຮົາໃຊ້ຮູບແບບຂໍ້ບົກພ່ອງໄລຍະ Berry ທີ່ບໍ່ແມ່ນທ້ອງຖິ່ນເພື່ອແກ້ໄຂບັນຫາຂອງການໄດ້ຮັບໄລຍະເລຂາຄະນິດທີ່ສອດຄ່ອງກັນຈາກ exciton ຮ່ອມພູດຽວ.
ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ເນື່ອງຈາກການຂາດກົນໄກ synchronization ທີ່ເຂັ້ມແຂງລະຫວ່າງ excitons, superposition ພື້ນຖານທີ່ສອດຄ່ອງຂອງ excitons ຮ່ອມພູຫຼາຍໃນ Rashuba ແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງຊັ້ນດຽວທີ່ໄດ້ບັນລຸໄດ້ຍັງຄົງ unsolved. ບັນຫານີ້ກະຕຸ້ນໃຫ້ພວກເຮົາຄິດກ່ຽວກັບຕົວແບບ Rashuba ຂອງ photons Q ສູງ. ຫຼັງຈາກປະດິດສ້າງວິທີການທາງດ້ານຮ່າງກາຍໃຫມ່, ພວກເຮົາໄດ້ປະຕິບັດເລເຊີຊັ້ນດຽວ Rashuba ທີ່ອະທິບາຍໄວ້ໃນເອກະສານນີ້."
ຄວາມສໍາເລັດນີ້ປູທາງສໍາລັບການສຶກສາຂອງປະກົດການ spintronic correlation ໃນຂົງເຂດຄລາສສິກແລະ quantum, ແລະເປີດວິທີການໃຫມ່ສໍາລັບການຄົ້ນຄວ້າພື້ນຖານແລະການນໍາໃຊ້ອຸປະກອນ optoelectronic spintronic ແລະ photonic.