Domhan nua gléasanna optoelectronics

Domhan nua defeistí optoelectronic

D'fhorbair taighdeoirí in Institiúid Teicneolaíochta Technion-Iosrael casadh comhleanúnach rialaitheléasair optúlabunaithe ar chiseal adamhach amháin. Bhí an fionnachtain seo indéanta mar gheall ar idirghníomhú comhleanúnach spin-spleách idir ciseal adamhach aonair agus laitís casadh fótónach srianta go cothrománach, a thacaíonn le casadh-ghleann ard-Q trí scoilteadh casadh de chineál Rashaba ar fhótóin de stáit faoi cheangal sa chontanam.
Is é an toradh, a foilsíodh in Nature Materials agus atá aibhsithe ina choimre taighde, an bealach chun staidéar a dhéanamh ar fheiniméin chomhleanúnacha a bhaineann le casadh i gcúrsaí clasaiceacha aguscórais chandamach, agus osclaíonn sé bealaí nua do thaighde bunúsach agus do chur i bhfeidhm casadh leictreon agus fótóin i bhfeistí optoelectronic. Comhcheanglaíonn foinse optúil casadh an modh fótóin leis an trasdul leictreon, a sholáthraíonn modh chun staidéar a dhéanamh ar mhalartú faisnéise casadh idir leictreoin agus fótóin agus chun ardfheistí optoelectronic a fhorbairt.

Tógtar micrea-chabháin optúla an ghleanna spin trí laitíse casadh fótóinic a chomhéadan le neamhshiméadracht inbhéartaithe (réigiún croí buí) agus siméadracht inbhéartaithe (réigiún cumhdaigh cian).
D'fhonn na foinsí seo a thógáil, is réamhriachtanas é deireadh a chur leis an meathlú casadh idir dhá staid casadh eile sa chuid fhótóin nó leictreoin. Baintear é seo amach de ghnáth trí réimse maighnéadach a chur i bhfeidhm faoi éifeacht Faraday nó Zeeman, cé go n-éilíonn na modhanna seo de ghnáth réimse maighnéadach láidir agus ní féidir leo micreafhoinse a tháirgeadh. Tá cur chuige gealltanais eile bunaithe ar chóras ceamara geoiméadrach a úsáideann réimse maighnéadach saorga chun staideanna scoilteadh na bhfótón a ghiniúint sa spás móiminteam.
Ar an drochuair, bhí breathnuithe roimhe seo ar stáit scoilte casadh ag brath go mór ar mhodhanna iomadaithe fachtóir íseal-mhaise, a chuireann srianta díobhálacha ar chomhleanúnachas spásúil agus ama na bhfoinsí. Cuirtear bac ar an gcur chuige seo freisin ag nádúr casadh-rialaithe na n-ábhar blocála gnóthachan léasair, nach féidir nó nach féidir a úsáid go héasca chun rialú gníomhach a dhéanamh.foinsí solais, go háirithe in éagmais réimsí maighnéadacha ag teocht an tseomra.
Chun stáit scoilteadh ard-Q a bhaint amach, thóg na taighdeoirí laitísí casadh fótónacha le siméadrachta éagsúla, lena n-áirítear croí le neamhshiméadracht inbhéartaithe agus clúdach siméadrach inbhéartaithe comhtháite le sraith amháin WS2, chun gleannta casadh cliathánach a tháirgeadh. Tá dhá airí thábhachtacha ag an laitís bhunúsach neamhshiméadrach inbhéartach a úsáideann na taighdeoirí.
An veicteoir laitíse cómhalartach spin-spleách inrialaithe de bharr éagsúlacht spáis chéimseata na nanapóróis anisotrópach ilchineálach comhdhéanta díobh. Roinneann an veicteoir seo an banna díghrádaithe casadh ina dhá bhrainse spin-polarized sa spás móiminteam, ar a dtugtar an éifeacht fótónach Rushberg.
Cruthaíonn péire de stáit ard-Q siméadracha (quasi) teorantach sa chontanam, is iad sin gleannta fótóin ±K (Uillinn bhanna Brillouin) ag imeall na gcraobhacha scoilteadh casadh, forshuíomh comhleanúnach d'aimplitiúidí cothroma.
Thug an tOllamh Koren faoi deara: “D’úsáideamar na monailítí WS2 mar ábhar gnóthachain toisc go bhfuil pseudo-casadh gleann uathúil ag an déshuilfíd miotail trasdula banda-bhearna seo agus go ndearnadh staidéar forleathan air mar iompróir faisnéise malartach i leictreoin ghleann. Go sonrach, is féidir a n-excitons gleann ±K '(a radiate i bhfoirm astaitheoirí dépholach spin-polarized plánach) a sceitimíní roghnach ag solas spin-polarized de réir rialacha roghnúcháin comparáide ghleann, rud a rialú go gníomhach casadh saor maighnéadach.foinse optúil.
I micrea-cavity casadh-ghleann comhtháite aon-chiseal, déantar na excitons gleann ±K 'a chúpláil le stát spin valley ±K trí mheaitseáil polaraithe, agus déantar an léasair spin exciton ag teocht an tseomra a bhaint amach trí aiseolas láidir solais. Ag an am céanna, tá anléasairthiomáineann an mheicníocht na excitons ±K 'ghleann céim-neamhspleách ar dtús chun staid chaillteanais íosta an chórais a aimsiú agus an comhghaolú glasála isteach a athbhunú bunaithe ar an gcéim gheoiméadrach os coinne an ghleanna casadh ±K.
Cuireann comhleanúnachas gleann atá á thiomáint ag an meicníocht léasair seo deireadh leis an ngá atá le scaipeadh eatramhach faoi chois ag teocht íseal. Ina theannta sin, is féidir staid chaillteanais íosta léasair monolayer Rashba a mhodhnú le polarú caidéil líneach (ciorclach), a sholáthraíonn bealach chun déine léasair agus comhleanúnachas spásúil a rialú.
Míníonn an tOllamh Hasman: “An nochtfótónachSoláthraíonn éifeacht spin valley Rashba meicníocht ghinearálta chun foinsí optúla casadh dromchla a thógáil. Mar gheall ar chomhleanúnachas an ghleanna a léirítear i micri-cavity casadh-ghleann comhtháite aon-chiseal, tugtar céim amháin níos gaire dúinn chun ceangal faisnéise candamach a bhaint amach idir excitons gleann ±K trí qubits.
Le fada an lá, tá ár bhfoireann ag forbairt optaic casadh, ag baint úsáide as casadh fótóin mar uirlis éifeachtach chun iompar tonnta leictreamaighnéadacha a rialú. In 2018, agus an pseudo-spin ghleann spreagtha in ábhair dhéthoiseacha, chuireamar tús le tionscadal fadtéarmach chun imscrúdú a dhéanamh ar rialú gníomhach foinsí optúla casadh ar scála adamhach in éagmais réimsí maighnéadacha. Bainimid úsáid as an múnla locht céim Berry neamh-áitiúil chun an fhadhb a réiteach a bhaineann le céim gheoiméadrach chomhleanúnach a fháil ó exciton gleann amháin.
Mar sin féin, mar gheall ar an easpa meicníochta sioncrónaithe láidir idir excitons, tá an superposition comhleanúnach bunúsach de excitons ghleann iolracha i bhfoinse solais aon-ciseal Rashuba atá bainte amach fós gan réiteach. Spreagann an fhadhb seo sinn chun smaoineamh ar mhúnla Rashuba de fhótóin ard-Q. Tar éis modhanna fisiceacha nua a nuáil, tá léasair aonchiseal Rashuba curtha i bhfeidhm againn a bhfuil cur síos air sa pháipéar seo.”
Réitíonn an éacht seo an bealach chun staidéar a dhéanamh ar fheiniméin chomhghaolmhaireachta casadh i réimsí clasaiceacha agus chandamach, agus osclaíonn sé bealach nua le haghaidh taighde bunúsach agus úsáid gléasanna optoelectronic spintronic agus fótónacha.