Un nuovo mondo di dispositivi optoelettronici

Un nuovo mondo didispositivi optoelettronici

I ricercatori del Technion-Israel Institute of Technology hanno sviluppato una rotazione controllata in modo coerenteLaser otticobasato su un singolo strato atomico. Questa scoperta è stata resa possibile da un'interazione coerente dipendente da uno spin tra un singolo strato atomico e un reticolo fotonico con orizzontale vincolato, che supporta una valle di spin ad alta Q attraverso la divisione di spin di tipo Rashaba di fotoni di stati legati nel continuum.
Il risultato, pubblicato su Nature Materials ed evidenziato nel suo brief di ricerca, apre la strada allo studio dei fenomeni coerenti legati alla rotazione in classici esistemi quantisticie apre nuove strade per la ricerca fondamentale e le applicazioni della rotazione di elettroni e dei fotoni nei dispositivi optoelettronici. La sorgente ottica di spin combina la modalità fotone con la transizione elettronica, che fornisce un metodo per studiare lo scambio di informazioni di spin tra elettroni e fotoni e sviluppare dispositivi optoelettronici avanzati.

Le microcavità ottiche di Spin Valley sono costruite interfacciando i reticoli di spin fotonici con asimmetria di inversione (regione del nucleo giallo) e simmetria di inversione (regione del rivestimento ciano).
Al fine di costruire queste fonti, un prerequisito è quello di eliminare la degenerazione di spin tra due stati di spin opposti nella parte del fotone o dell'elettrone. Questo di solito si ottiene applicando un campo magnetico sotto un effetto Faraday o Zeeman, sebbene questi metodi di solito richiedano un forte campo magnetico e non possano produrre una microsource. Un altro approccio promettente si basa su un sistema di telecamere geometriche che utilizza un campo magnetico artificiale per generare stati spin-giri di fotoni nello spazio del momento.
Sfortunatamente, le precedenti osservazioni degli stati divisi spin si sono basati fortemente su modalità di propagazione del fattore a bassa massa, che impongono vincoli avversi alla coerenza spaziale e temporale delle fonti. Questo approccio è anche ostacolato dalla natura controllata da spin dei materiali a mano laser a blocchi, che non possono essere facilmente utilizzati per controllare attivamentefonti luminose, specialmente in assenza di campi magnetici a temperatura ambiente.
Per ottenere stati di scissione di spin elevati, i ricercatori hanno costruito reticoli fotonici con diverse simmetrie, tra cui un nucleo con asimmetria di inversione e una busta simmetrica di inversione integrata con un singolo strato WS2, per produrre valli di spin limitate lateralmente. Il reticolo asimmetrico inverso di base utilizzato dai ricercatori ha due proprietà importanti.
Il vettore reticolare reciproco dipendente a rotazione controllabile causato dalla variazione dello spazio della fase geometrica del nanoporoso anisotropico eterogeneo composto da essi. Questo vettoriale divide la banda di degradazione di spin in due rami polarizzati nello spazio del momento, noto come effetto fotonico Rushberg.
Una coppia di stati simmetrici Q -Simmetrici (quasi) alti nel continuum, vale a dire ± K (angolo di banda Brillouin) valli di spin sul bordo dei rami di scissione di spin, formano una coerente sovrapposizione di ampiezze uguali.
Il professor Koren ha osservato: “Abbiamo usato i monolidi WS2 come materiale di guadagno perché questo disolfuro di metallo di transizione a banda diretta ha una pseudo-spin unica ed è stata ampiamente studiata come vettore di informazioni alternativo negli elettroni della valle. In particolare, i loro eccitoni di valle ± k '(che si irradiano sotto forma di emettitori di dipolo polarizzati a spin planari) possono essere eccitati selettivamente dalla luce polarizzata di spin in base alle regole di selezione del confronto della valle, controllando così attivamente uno spin magneticamente liberofonte ottica.
In una microcavità di Spin Valley integrata a strato singolo, gli eccitoni della valle ± K 'sono accoppiati allo stato di ± K Spin Valley mediante abbinamento di polarizzazione e il laser a spin Ecciton a temperatura ambiente è realizzato da un feedback di luce forte. Allo stesso tempo, illaserIl meccanismo guida gli eccitoni di valle ± k 'inizialmente indipendenti dalla fase per trovare lo stato di perdita minima del sistema e ristabilire la correlazione del blocco in base alla fase geometrica di fronte alla valle di spin ± K.
La coerenza della valle guidata da questo meccanismo laser elimina la necessità di una bassa soppressione della dispersione intermittente. Inoltre, lo stato di perdita minima del laser monostrato Rashba può essere modulato dalla polarizzazione della pompa lineare (circolare), che fornisce un modo per controllare l'intensità del laser e la coerenza spaziale. "
Il professor Hasman spiega: “Il rivelatoFotonicoL'effetto Spin Valley Rashba fornisce un meccanismo generale per la costruzione di fonti ottiche di spin a emissione di superficie. La coerenza della valle dimostrata in una microcavità di spin valle integrata a strato singolo ci avvicina un passo avanti al raggiungimento dell'ergimento delle informazioni quantistiche tra gli eccitoni della valle ± K 'Valley tramite qubit.
Per molto tempo, il nostro team ha sviluppato ottica di spin, utilizzando la rotazione dei fotoni come strumento efficace per controllare il comportamento delle onde elettromagnetiche. Nel 2018, incuriosito dalla pseudo-spin della valle in materiali bidimensionali, abbiamo iniziato un progetto a lungo termine per studiare il controllo attivo delle fonti ottiche di spin su scala atomica in assenza di campi magnetici. Utilizziamo il modello di difetto della fase di bacche non locale per risolvere il problema di ottenere una fase geometrica coerente da un singolo eccione della valle.
Tuttavia, a causa della mancanza di un forte meccanismo di sincronizzazione tra gli eccitoni, la sovrapposizione coerente fondamentale di più eccitoni della valle nella sorgente di luce a strato singolo Rashuba che è stata raggiunta rimane irrisolta. Questo problema ci ispira a pensare al modello Rashuba di fotoni Q alti. Dopo aver innovato nuovi metodi fisici, abbiamo implementato il laser a strato singolo Rashuba descritto in questo documento. "
Questo successo apre la strada allo studio dei fenomeni di correlazione di spin coerente nei campi classici e quantistici e apre un nuovo modo per la ricerca di base e l'uso di dispositivi optoelettronici spintronici e fotonici.