Mundu berri bat.gailu optoelektronikoak
Technion-Israelgo Teknologia Institutuko ikertzaileek biraketa koherenteki kontrolatua garatu dute.laser optikoageruza atomiko bakarrean oinarrituta. Aurkikuntza hau geruza atomiko bakar baten eta horizontalki mugatutako sare fotoniko baten arteko spin-menpeko interakzio koherente bati esker egin zen posible, eta sare horrek Q handiko spin-haran bat onartzen du jarraitutasunean egoera lotuen fotoien Rashaba motako spin-banaketaren bidez.
Emaitza, Nature Materials aldizkarian argitaratua eta bere ikerketa-laburpenean nabarmendua, bidea zabaltzen du zientzia klasikoan eta ...-n spinarekin lotutako fenomeno koherenteen azterketarako.sistema kuantikoak, eta bide berriak irekitzen ditu oinarrizko ikerketarako eta elektroi eta fotoi spinaren aplikazioetarako gailu optoelektronikoetan. Spin iturri optikoak fotoi modua eta elektroi trantsizioa konbinatzen ditu, eta horrek elektroien eta fotoien arteko spin informazio trukea aztertzeko eta gailu optoelektroniko aurreratuak garatzeko metodo bat eskaintzen du.
Spin haraneko mikrobarrunbe optikoak inbertsio asimetria (nukleo horiko eskualdea) eta inbertsio simetria (estaldura zianeko eskualdea) dituzten spin sare fotonikoen interfazearen bidez eraikitzen dira.
Iturri hauek eraikitzeko, aurrebaldintza bat da fotoi edo elektroi zatian bi spin-egoera kontrajarrien arteko spin-endekapena ezabatzea. Hori normalean Faraday edo Zeeman efektu baten pean eremu magnetiko bat aplikatuz lortzen da, nahiz eta metodo hauek normalean eremu magnetiko sendo bat behar duten eta ezin duten mikroiturririk sortu. Beste ikuspegi itxaropentsu bat momentu-espazioan fotoien spin-banaketa egoerak sortzeko eremu magnetiko artifizial bat erabiltzen duen kamera geometriko sistema batean oinarritzen da.
Zoritxarrez, spin zatiketa egoeren aurreko behaketek masa faktore baxuko hedapen moduetan oinarritu dira neurri handi batean, eta horrek iturrien koherentzia espazial eta tenporalean mugak ezartzen ditu. Ikuspegi hau laser irabaziko materialen spin-kontrolatutako izaerak ere oztopatzen du, eta ezin dira edo ezin dira erraz erabili aktiboki kontrolatzeko.argi-iturriak, batez ere giro-tenperaturan eremu magnetikorik ezean.
Q handiko spin-banaketa egoerak lortzeko, ikertzaileek simetria desberdineko spin sare fotonikoak eraiki zituzten, besteak beste, inbertsio asimetria duen nukleo bat eta WS2 geruza bakar batekin integratutako inbertsio simetriko gutunazal bat, alboetara mugatutako spin haranak sortzeko. Ikertzaileek erabilitako oinarrizko alderantzizko sare asimetrikoak bi propietate garrantzitsu ditu.
Nanoporo anisotropiko heterogeneoen fase-espazio geometrikoaren aldakuntzak eragindako spin-menpeko sare-bektorea kontrola daiteke. Bektore honek spin degradazio-banda bi adar polarizatutatan banatzen du momentu-espazioan, Rushberg efektu fotoniko gisa ezagutzen dena.
Jarraituan Q simetria handiko (ia-ia) egoera lotu pare batek, hots, spinaren banaketa-adarren ertzean dauden ±K (Brillouin bandaren angelua) fotoien spin haranek, anplitude berdineko gainjartze koherente bat osatzen dute.
Koren irakasleak adierazi zuen: “WS2 monolidoak erabili genituen irabazi-material gisa, banda-tarte zuzeneko trantsizio-metal disulfuro honek haran-pseudo-spin berezia duelako eta sakonki aztertu delako haran-elektroietan informazio-eramaile alternatibo gisa. Zehazki, haien ±K' haran-exitonak (spin-polarizatutako dipolo igorle planarren moduan irradiatzen direnak) selektiboki kitzikatu daitezke spin-polarizatutako argiaren bidez, haran-konparazio hautaketa arauen arabera, eta horrela aktiboki kontrolatzen da spin magnetikoki librea”.iturri optikoa.
Geruza bakarreko biraketa-haran integratuko mikrobarrunbe batean, ±K' biraketa-haraneko exitonak ±K biraketa-haraneko egoerara akoplatzen dira polarizazio-parekatzearen bidez, eta giro-tenperaturan biraketa-exiton laserra argi-feedback sendoaren bidez lortzen da. Aldi berean,laserraMekanismoak hasieran fasearekiko independenteak diren ±K 'haraneko exitonak bultzatzen ditu sistemaren galera minimoaren egoera aurkitzeko eta ±K spin haranaren aurkako fase geometrikoan oinarritutako blokeo-korrelazioa berrezartzeko.
Laser mekanismo honek bultzatutako haran-koherentziak ezabatzen du tenperatura baxuko sakabanaketa tartekatua kentzeko beharra. Gainera, Rashba monokapa laserraren galera minimoaren egoera ponpaketa lineal (zirkular) bidez modulatu daiteke, eta horrek laser intentsitatea eta koherentzia espaziala kontrolatzeko modua eskaintzen du.
Hasman irakasleak azaltzen du: «Agerian utzitakoafotonikoaRashba efektuak gainazaleko igorpen-iturri optikoak eraikitzeko mekanismo orokor bat eskaintzen du. Geruza bakarreko spin-haraneko mikrobarrunbe integratu batean frogatutako haran-koherentziak urrats bat gehiago ematen digu ±K' haraneko exitonen arteko informazio kuantikoaren korapiloa qubiten bidez lortzeko.
Denbora luzez, gure taldeak spin optika garatzen aritu da, fotoi spin-a uhin elektromagnetikoen portaera kontrolatzeko tresna eraginkor gisa erabiliz. 2018an, bi dimentsioko materialetan dagoen haran-pseudospinak jakin-mina piztuta, epe luzerako proiektu bati ekin genion eremu magnetikorik ezean eskala atomikoko spin iturri optikoen kontrol aktiboa ikertzeko. Berry fase-akats ez-lokalaren eredua erabiltzen dugu haran-exciton bakar batetik fase geometriko koherentea lortzeko arazoa konpontzeko.
Hala ere, excitoien arteko sinkronizazio mekanismo sendo baten faltagatik, Rashuba geruza bakarreko argi-iturrian lortu den haran-excitoien gainjartze koherente funtsezkoa konpondu gabe dago oraindik. Arazo honek Q fotoi altuko Rashuba ereduari buruz pentsatzera bultzatzen gaitu. Metodo fisiko berriak berritu ondoren, artikulu honetan deskribatutako Rashuba geruza bakarreko laserra inplementatu dugu.
Lorpen honek bidea zabaltzen du spin korrelazio koherentearen fenomenoen azterketarako eremu klasiko eta kuantikoetan, eta bide berri bat irekitzen du gailu spintroniko eta fotoniko optoelektronikoen oinarrizko ikerketarako eta erabilerarako.
Argitaratze data: 2024ko martxoaren 12a