Um novo mundo de dispositivos optoeletrônicos

Um novo mundo dedispositivos optoeletrônicos

Pesquisadores do Instituto de Tecnologia Technion-Israel desenvolveram um spin coerentemente controladolaser ópticocom base em uma única camada atômica. Essa descoberta foi possível por uma interação coerente dependente de rotação entre uma única camada atômica e uma treliça de rotação fotônica com restrição horizontal, que suporta um vale de spin de alto Q através da divisão de rotação do tipo Rashaba de fótons de estados ligados no continuum.
O resultado, publicado na Nature Materials e destacado em seu resumo de pesquisa, abre o caminho para o estudo de fenômenos coerentes relacionados à rotação em clássicos esistemas quânticose abre novos caminhos para pesquisas e aplicações fundamentais de giro de elétrons e fótons em dispositivos optoeletrônicos. A fonte óptica de spin combina o modo de fóton com a transição de elétrons, que fornece um método para estudar a troca de informações de rotação entre elétrons e fótons e desenvolver dispositivos optoeletrônicos avançados.

As microcavidades ópticas do vale de Spin são construídas por treliças de spin fotônica de interface com assimetria de inversão (região do núcleo amarelo) e simetria de inversão (região de revestimento ciano).
Para construir essas fontes, um pré -requisito é eliminar a degeneração de rotação entre dois estados de rotação opostos na parte de fóton ou elétron. Isso geralmente é alcançado aplicando um campo magnético sob um efeito de Faraday ou Zeeman, embora esses métodos geralmente exijam um campo magnético forte e não possam produzir um micro -outce. Outra abordagem promissora é baseada em um sistema de câmera geométrica que usa um campo magnético artificial para gerar estados de spin-slit de fótons em espaço de momento.
Infelizmente, observações anteriores de estados divididos por rotação se basearam muito nos modos de propagação do fator de baixa massa, o que impõe restrições adversas à coerência espacial e temporal das fontes. Essa abordagem também é dificultada pela natureza controlada por rotação de materiais de ganho a laser em bloco, que não podem ou não podem ser usados ​​facilmente para controlar ativamentefontes de luz, especialmente na ausência de campos magnéticos à temperatura ambiente.
Para obter estados de divisão de rotação de alto Q, os pesquisadores construíram redes de rotação fotônica com diferentes simetrias, incluindo um núcleo com assimetria de inversão e um envelope simétrico de inversão integrado a uma camada única WS2, para produzir vales de spin lateralmente restritos. A treliça assimétrica inversa básica usada pelos pesquisadores tem duas propriedades importantes.
O vetor de rede recíproca dependente de rotação controlável causado pela variação do espaço de fase geométrica do nanoporoso anisotrópico heterogêneo composto por eles. Este vetor divide a banda de degradação do spin em dois galhos polarizados de spin no espaço do momento, conhecido como efeito Photonic Rushberg.
Um par de altos estados vinculados a simétricos de Q (quase) no continuum, a saber, ± K (ângulo da banda Brillouin).
O professor Koren observou: “Usamos os monolides do WS2 como material de ganho, porque esse dissulfeto de metal de transição direto de banda tem um pseudo-spin único e foi extensivamente estudado como transportadora de informações alternativas em elétrons do vale. Especificamente, seus excitons ± K 'Valley (que irradiam na forma de emissores de dipolo polarizados planares) podem ser seletivamente excitados pela luz polarizada de spin de acordo com as regras de seleção de comparação do vale, controlando ativamente um spin magneticamente livrefonte óptica.
Em uma microcavidade integrada do vale de spin integrada de uma camada única, os excitons ± K 'Valley são acoplados ao estado ± K Spin Valley por correspondência de polarização, e o laser de exciton de spin à temperatura ambiente é realizado por forte feedback da luz. Ao mesmo tempo, olaserO mecanismo impulsiona os excitons ± K 'do Vale Independente da Fase de Fase para encontrar o estado de perda mínima do sistema e restabelecer a correlação de bloqueio com base na fase geométrica oposta ao vale ± K Spin.
A coerência do vale impulsionada por esse mecanismo a laser elimina a necessidade de supressão de baixa temperatura da dispersão intermitente. Além disso, o estado mínimo de perda do laser de monocamada Rashba pode ser modulado pela polarização da bomba linear (circular), que fornece uma maneira de controlar a intensidade do laser e a coerência espacial. ”
Professor Hasman explica: “O reveladofotônicoO efeito Spin Valley Rashba fornece um mecanismo geral para a construção de fontes ópticas de spin emissoras da superfície. A coerência do vale demonstrada em uma microcavidade integrada de uma camada única nos aproximam um passo mais perto de alcançar o emaranhamento da informação quântica entre os excitons ± K 'Valley via qubits.
Há muito tempo, nossa equipe desenvolve a óptica de spin, usando o spin de fóton como uma ferramenta eficaz para controlar o comportamento das ondas eletromagnéticas. Em 2018, intrigado com o Pseudo-spin do vale em materiais bidimensionais, iniciamos um projeto de longo prazo para investigar o controle ativo de fontes ópticas de rotação em escala atômica na ausência de campos magnéticos. Utilizamos o modelo de defeito de fase da baga não local para resolver o problema de obter a fase geométrica coerente de um único exciton do vale.
No entanto, devido à falta de um forte mecanismo de sincronização entre excitons, a superposição coerente fundamental de vários excitons do vale na fonte de luz de camada única Rashuba que foi alcançada permanece sem solução. Esse problema nos inspira a pensar no modelo Rashuba de altos fótons Q. Depois de inovar novos métodos físicos, implementamos o laser de camada única Rashuba descrita neste artigo. ”
Essa conquista abre caminho para o estudo de fenômenos de correlação de rotação coerente em campos clássicos e quânticos e abre uma nova maneira de pesquisa e uso básico de dispositivos optoeletrônicos spintrônicos e fotônicos.