โลกใหม่ของอุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์

โลกใหม่ของอุปกรณ์ Optoelectronic

นักวิจัยที่ Technion-Israel Institute of Technology ได้พัฒนาสปินควบคุมอย่างต่อเนื่องเลเซอร์ออปติคัลขึ้นอยู่กับชั้นอะตอมเดียว การค้นพบนี้เกิดขึ้นได้จากการปฏิสัมพันธ์ระหว่างสปินที่สอดคล้องกันระหว่างชั้นอะตอมเดี่ยวและโครงตาข่ายโฟโตนิกที่มีข้อ จำกัด ในแนวนอนซึ่งรองรับหุบเขาสปิน Q สูงผ่านการแยกสปินประเภท Rashaba ของโฟตอนของรัฐที่ถูกผูกไว้ในความต่อเนื่อง
ผลที่ได้รับการตีพิมพ์ในวัสดุธรรมชาติและเน้นในบทสรุปการวิจัยปูทางไปสู่การศึกษาปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับการหมุนที่สอดคล้องกันในแบบคลาสสิกและระบบควอนตัมและเปิดช่องทางใหม่สำหรับการวิจัยขั้นพื้นฐานและการประยุกต์ใช้อิเล็กตรอนและโฟตอนสปินในอุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ แหล่งกำเนิดแสงสปินรวมโหมดโฟตอนกับการเปลี่ยนอิเล็กตรอนซึ่งเป็นวิธีการศึกษาการแลกเปลี่ยนข้อมูลการหมุนระหว่างอิเล็กตรอนและโฟตอนและพัฒนาอุปกรณ์ออพโตอิเล็กทรอนิกส์ขั้นสูง

microcavities ออปติคัลสปินวัลเลย์ถูกสร้างขึ้นโดยการเชื่อมต่อโปรโตนิกสปินโปรตีนกับความไม่สมดุลของการผกผัน (ภูมิภาคแกนสีเหลือง) และสมมาตรการผกผัน (ภูมิภาคแผ่นสีฟ้า)
เพื่อที่จะสร้างแหล่งข้อมูลเหล่านี้สิ่งที่จำเป็นต้องมีคือการกำจัดความเสื่อมของการหมุนระหว่างสองสถานะสปินตรงข้ามในโฟตอนหรือส่วนอิเล็กตรอน สิ่งนี้มักจะทำได้โดยการใช้สนามแม่เหล็กภายใต้เอฟเฟกต์ฟาราเดย์หรือซีแมนแม้ว่าวิธีการเหล่านี้มักจะต้องใช้สนามแม่เหล็กที่แข็งแกร่งและไม่สามารถผลิต microsource ได้ อีกวิธีหนึ่งที่มีแนวโน้มขึ้นอยู่กับระบบกล้องเรขาคณิตที่ใช้สนามแม่เหล็กเทียมเพื่อสร้างสถานะการแยกสปินของโฟตอนในพื้นที่โมเมนตัม
น่าเสียดายที่การสังเกตก่อนหน้านี้เกี่ยวกับสถานะการแยกสปินได้พึ่งพาโหมดการแพร่กระจายของปัจจัยต่ำซึ่งกำหนดข้อ จำกัด ที่ไม่พึงประสงค์ในการเชื่อมโยงกันเชิงพื้นที่และทางโลกของแหล่งที่มา วิธีการนี้ยังถูกขัดขวางโดยธรรมชาติที่ควบคุมสปินของวัสดุเลเซอร์ที่ได้รับซึ่งไม่สามารถใช้งานได้อย่างง่ายดายหรือไม่สามารถใช้งานได้อย่างง่ายดายแหล่งกำเนิดแสงโดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีที่ไม่มีสนามแม่เหล็กที่อุณหภูมิห้อง
เพื่อให้ได้สถานะสปินแบบสปินที่สูงนักวิจัยได้สร้างโปรโตนิกสปินโปรตีนที่มีความสมมาตรที่แตกต่างกันรวมถึงแกนที่มีความไม่สมมาตรของการผกผันและซองสมมาตรแบบสมมาตรผกผันรวมกับชั้นเดี่ยว WS2 โครงตาข่ายแบบอสมมาตรผกผันที่ใช้โดยนักวิจัยมีคุณสมบัติที่สำคัญสองประการ
เวกเตอร์ตาข่ายตาข่ายที่ขึ้นอยู่กับสปินซึ่งเกิดจากการแปรผันของพื้นที่เรขาคณิตเฟสของ nanopory anisotropic ที่แตกต่างกันซึ่งประกอบด้วยพวกเขา เวกเตอร์นี้แยกแถบการย่อยสลายแบบสปินออกเป็นสองกิ่งสปินโพลาไรซ์ในพื้นที่โมเมนตัมหรือที่เรียกว่าเอฟเฟกต์โทนิค Rushberg
รัฐที่มีความต่อเนื่องสูง Q Symmetric (Quasi) ในความต่อเนื่องคือ± K (มุมแถบแถบ Brillouin) โฟตอนหมุนหุบเขาที่ขอบของกิ่งแยกสปิน
ศาสตราจารย์ Koren กล่าวว่า:“ เราใช้ WS2 monolides เป็นวัสดุที่ได้รับเนื่องจาก Direct-Gap Transition Transition Metal Disulfide มีสปินหลอก Valley ที่ไม่เหมือนใครและได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวางว่าเป็นผู้ให้บริการข้อมูลทางเลือกใน Valley Electrons โดยเฉพาะอย่างยิ่ง± k 'valley excitons (ซึ่งแผ่กระจายไปในรูปแบบของตัวปล่อยไดโพลแบบสปิน-โพลาไรซ์แบบระนาบ) สามารถเลือกได้โดยการเลือกด้วยแสงแบบสปิน-โพลาไรซ์ตามกฎการเลือกการเปรียบเทียบหุบเขาแหล่งกำเนิดแสง.
ใน Microcavity สปินวัลเลย์แบบรวมชั้นเดียว± K 'Valley excitons จะถูกรวมเข้ากับสถานะ± K Spin Valley โดยการจับคู่โพลาไรเซชันและเลเซอร์ exciton หมุนที่อุณหภูมิห้อง ในเวลาเดียวกันเลเซอร์กลไกผลักดันให้เกิด Excitons วัลเลย์แบบอิสระระยะแรกเพื่อค้นหาสถานะการสูญเสียขั้นต่ำของระบบและสร้างความสัมพันธ์ล็อคอินขึ้นอยู่กับเฟสเรขาคณิตตรงข้ามกับหุบเขาสปิน± K
การเชื่อมโยงกันของหุบเขาที่ขับเคลื่อนด้วยกลไกเลเซอร์นี้ช่วยลดความจำเป็นในการปราบปรามอุณหภูมิต่ำของการกระเจิงเป็นระยะ ๆ นอกจากนี้สถานะการสูญเสียขั้นต่ำของเลเซอร์ Rashba monolayer สามารถปรับได้โดยโพลาไรซ์ของปั๊มเชิงเส้น (วงกลม) ซึ่งเป็นวิธีการควบคุมความเข้มของเลเซอร์และการเชื่อมโยงเชิงพื้นที่”
ศาสตราจารย์ Hasman อธิบายว่า:“ ผู้เปิดเผยโทนิคEffect Spin Valley Rashba เป็นกลไกทั่วไปสำหรับการสร้างแหล่งกำเนิดแสงสปินเปล่งแสง การเชื่อมโยงกันของหุบเขาที่แสดงให้เห็นในการหมุนรอบเดี่ยวของสปินวัลเลย์ไมโครวิตี้ทำให้เราใกล้ชิดกับการบรรลุความยุ่งเหยิงของข้อมูลควอนตัมระหว่าง± K 'Valley Excitons ผ่าน qubits
เป็นเวลานานทีมงานของเราได้พัฒนาเลนส์แบบหมุนโดยใช้โฟตอนสปินเป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพสำหรับการควบคุมพฤติกรรมของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ในปีพ. ศ. 2561 ได้รับความสนใจจาก Valley Pseudo-Spin ในวัสดุสองมิติเราเริ่มโครงการระยะยาวเพื่อตรวจสอบการควบคุมที่ใช้งานของแหล่งกำเนิดแสงสปิตในระดับอะตอมในกรณีที่ไม่มีสนามแม่เหล็ก เราใช้โมเดลข้อบกพร่องเฟส Berry ที่ไม่ใช่ท้องถิ่นเพื่อแก้ปัญหาการได้รับเฟสเรขาคณิตที่สอดคล้องกันจาก Exciton หุบเขาเดี่ยว
อย่างไรก็ตามเนื่องจากการขาดกลไกการซิงโครไนซ์ที่แข็งแกร่งระหว่าง excitons การซ้อนทับพื้นฐานที่สอดคล้องกันของหลายหุบเขา excitons ในแหล่งกำเนิดแสงชั้นเดียวของ Rashuba ที่ได้รับการรักษายังคงไม่ได้รับการแก้ไข ปัญหานี้เป็นแรงบันดาลใจให้เราคิดถึงโมเดล Rashuba ของโฟตอนสูง หลังจากสร้างสรรค์วิธีการทางกายภาพใหม่เราได้ใช้เลเซอร์เลเยอร์เดี่ยว Rashuba ที่อธิบายไว้ในบทความนี้”
ความสำเร็จนี้ปูทางสำหรับการศึกษาปรากฏการณ์สหสัมพันธ์สปินที่สอดคล้องกันในสาขาคลาสสิกและควอนตัมและเปิดวิธีใหม่สำหรับการวิจัยขั้นพื้นฐานและการใช้อุปกรณ์ออพโตอิเล็กทรอนิกส์แบบสปินโทรนิกและโทนิค