አዲስ የ optoelectronic መሣሪያዎች ዓለም

አዲስ ዓለምoptoelectronic መሣሪያዎች

የቴክኒዮን-እስራኤል የቴክኖሎጂ ተቋም ተመራማሪዎች ወጥነት ያለው ቁጥጥር ያለው ሽክርክሪት ፈጥረዋል።ኦፕቲካል ሌዘርበአንድ የአቶሚክ ንብርብር ላይ የተመሰረተ. ይህ ግኝት ሊሆን የቻለው በአንድ የአቶሚክ ንብርብር እና በአግድም በተገደበ የፎቶኒክ ስፒን ላቲስ መካከል ባለው ወጥነት ያለው ስፒን-ጥገኛ መስተጋብር ሲሆን ይህም ከፍተኛ-Q ስፒን ሸለቆን በራሻባ ዓይነት ስፒን በመከፋፈል የታሰሩ ግዛቶች ፎቶን ነው።
በNature Materials ላይ የታተመው እና በምርምር አጭር መግለጫው ላይ የተገለጸው ውጤት፣ በጥንታዊ እና በጥንካሬው ውስጥ ከአከርካሪ ጋር የተዛመዱ ክስተቶችን ለማጥናት መንገድ ይከፍታል።የኳንተም ስርዓቶች፣ እና ለኤሌክትሮን እና የፎቶን ስፒን በኦፕቶኤሌክትሮኒካዊ መሳሪያዎች ውስጥ ለመሠረታዊ ምርምር እና አተገባበር አዳዲስ መንገዶችን ይከፍታል። ስፒን ኦፕቲካል ምንጭ የፎቶን ሁነታን ከኤሌክትሮን ሽግግር ጋር ያዋህዳል, ይህም በኤሌክትሮኖች እና በፎቶኖች መካከል ያለውን የአከርካሪ መረጃ ልውውጥ ለማጥናት እና የላቀ የኦፕቲካል መሳሪያዎችን ለማዘጋጀት ዘዴን ይሰጣል.

ስፒን ሸለቆ ኦፕቲካል ማይክሮካቭየቶች የተገነቡት የፎቶኒክ ስፒን ላቲሶች ከተገለባበጥ asymmetry (ቢጫ ኮር ክልል) እና የተገላቢጦሽ ሲምሜትሪ (ሳይያን ክላዲንግ ክልል) በማገናኘት ነው።
እነዚህን ምንጮች ለመገንባት ቅድመ ሁኔታ በፎቶን ወይም በኤሌክትሮን ክፍል ውስጥ በሁለት ተቃራኒ ስፒን ግዛቶች መካከል ያለውን የአከርካሪ መበስበስን ማስወገድ ነው ። ይህ ብዙውን ጊዜ በፋራዳይ ወይም በዜማን ተፅእኖ ስር መግነጢሳዊ መስክን በመተግበር ነው ፣ ምንም እንኳን እነዚህ ዘዴዎች ብዙውን ጊዜ ጠንካራ መግነጢሳዊ መስክ የሚያስፈልጋቸው እና ማይክሮሶርስ መፍጠር አይችሉም። ሌላው ተስፋ ሰጭ አቀራረብ በጂኦሜትሪክ ካሜራ ስርዓት ላይ የተመሰረተው ሰው ሰራሽ መግነጢሳዊ መስክን በመጠቀም ስፒን-የተከፋፈሉ የፎቶን ግዛቶችን በሞመንተም ቦታ ላይ ለመፍጠር ነው።
እንደ አለመታደል ሆኖ፣ ከዚህ ቀደም የታዩት ስፒን ስንጥቅ ግዛቶች በዝቅተኛ የጅምላ ፋክተር ስርጭት ሁነታዎች ላይ ተመርኩዘዋል፣ ይህም በምንጮች የቦታ እና ጊዜያዊ ትስስር ላይ አሉታዊ ገደቦችን ይፈጥራል። ይህ አካሄድ እንዲሁ በእሽክርክሪት ቁጥጥር ስር ባለው የ blocky laser-gain ቁሶች ተፈጥሮ የተደናቀፈ ነው ፣ ይህም በንቃት ለመቆጣጠር ጥቅም ላይ ሊውል አይችልም ወይም በቀላሉ የማይቻል ነው።የብርሃን ምንጮች, በተለይም በክፍሉ ሙቀት ውስጥ መግነጢሳዊ መስኮች በሌሉበት.
ከፍተኛ-ኪው ስፒን-ስፕሊትቲንግ ግዛቶችን ለማግኘት ተመራማሪዎቹ የፎቶኒክ ስፒን ላቲስ ከተለያዩ ሲሜትሪ ጋር ገንብተዋል፣ ይህም ኮር ከኤንቨርሽን asymmetry ጋር እና ከWS2 ነጠላ ንብርብር ጋር የተቀናጀ የተገላቢጦሽ ሲሜትሪክ ኤንቨሎፕ ወደ ጎን የተገደቡ የእሽክርክሪት ሸለቆዎችን ለማምረት። በተመራማሪዎቹ ጥቅም ላይ የዋለው መሰረታዊ የተገላቢጦሽ asymmetric lattice ሁለት ጠቃሚ ባህሪያት አሉት።
በጂኦሜትሪክ ምእራፍ የጠፈር ልዩነት ምክንያት የሚፈጠረውን የሚቆጣጠረው እሽክርክሪት-ጥገኛ የተገላቢጦሽ ጥልፍልፍ ቬክተር ከነሱ ባቀፈው የተለያየ አኒሶትሮፒክ ናኖፖረስ። ይህ ቬክተር የስፒን መበላሸት ባንድን ወደ ሁለት ስፒን-ፖላራይዝድ ቅርንጫፎች በሞመንተም ቦታ ይከፍላል፣ ይህም የፎቶኒክ ራሽበርግ ተጽእኖ በመባል ይታወቃል።
ባለከፍተኛ Q ሲሚሜትሪክ (ኳሲ) የታሰሩ ጥንድ ግዛቶች በተከታታይ ውስጥ፣ ማለትም ±K(Brillouin band Angle) የፎቶን ስፒን ሸለቆዎች በሚሽከረከር ስንጥቅ ቅርንጫፎች ጫፍ ላይ፣ እኩል ስፋት ያለው ወጥ የሆነ ከፍተኛ ቦታ ይመሰርታሉ።
ፕሮፌሰር ኮረን እንዲህ ብለዋል፡- “ይህ ቀጥተኛ የባንድ ክፍተት ሽግግር ብረት ዳይሰልፋይድ ልዩ የሆነ ሸለቆ የውሸት ስፒን ስላለው እና በሸለቆው ኤሌክትሮኖች ውስጥ እንደ አማራጭ የመረጃ ተሸካሚ በስፋት ስለተመረተ WS2 ሞኖላይድስን እንደ ትርፍ ቁሳቁስ ተጠቀምን። በተለይም የእነርሱ ± K 'ሸለቆ ኤክሳይቶንስ (በፕላኔር ስፒን-ፖላራይዝድ ዲፕሎላይድ ኤሚተርስ መልክ የሚፈነጥቁ) በሸለቆው ንጽጽር ምርጫ ደንቦች መሰረት በስፒን-ፖላራይዝድ ብርሃን ተመርጠው ሊደነቁ ስለሚችሉ መግነጢሳዊ የነጻ ሽክርክሪትን በንቃት ይቆጣጠራሉ።የጨረር ምንጭ.
በነጠላ-ንብርብር የተቀናጀ ስፒን ሸለቆ ማይክሮካቪቲ፣ ± K 'የሸለቆ ኤክሳይቶኖች ከ ± K ስፒን ሸለቆ ሁኔታ ጋር በፖላራይዜሽን ማዛመድ ይጣመራሉ፣ እና ስፒን ኤክሳይቶን ሌዘር በክፍል ሙቀት በጠንካራ የብርሃን ግብረመልስ እውን ይሆናል። በተመሳሳይ ጊዜ የሌዘርዘዴ የስርአቱን ዝቅተኛ ኪሳራ ሁኔታ ለማግኘት እና ከ ± K እሽክርክሪት ሸለቆ ተቃራኒ በሆነው የጂኦሜትሪክ ደረጃ ላይ በመመስረት የመጀመርያውን ደረጃ-ገለልተኛ ± K 'ሸለቆ ኤክሳይቶችን ያንቀሳቅሳል።
በዚህ የሌዘር ዘዴ የሚመራ የሸለቆው ቅንጅት የሚቆራረጥ መበታተንን ዝቅተኛ የሙቀት መጠን መከልከልን ያስወግዳል። በተጨማሪም የራሽባ ሞኖላይየር ሌዘር ዝቅተኛ የኪሳራ ሁኔታ በመስመራዊ (ክብ) የፓምፕ ፖላራይዜሽን ሊስተካከል የሚችል ሲሆን ይህም የሌዘር ጥንካሬን እና የቦታ ትስስርን ለመቆጣጠር የሚያስችል መንገድ ይሰጣል።
ፕሮፌሰር ሃስማን “የተገለጠውፎቶኒክስፒን ሸለቆ Rashba ተጽእኖ የወለል-አመንጪ እሽክርክሪት ምንጮችን ለመገንባት አጠቃላይ ዘዴን ይሰጣል። በነጠላ-ንብርብር የተቀናጀ ስፒን ሸለቆ ማይክሮካቪቲ ውስጥ የሚታየው የሸለቆ ጥምርነት በ ± K 'ሸለቆ ኤክሳይንቶች በኩቢትስ መካከል ያለውን የኳንተም መረጃ ጥልፍልፍ ለማግኘት አንድ እርምጃ ይቀርበናል።
ለረጅም ጊዜ ቡድናችን የኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገዶችን ባህሪ ለመቆጣጠር የፎቶን ስፒን እንደ ውጤታማ መሳሪያ በመጠቀም ስፒን ኦፕቲክስን ሲያዳብር ቆይቷል። እ.ኤ.አ. በ 2018 ፣ በሸለቆው የውሸት-ስፒን በሁለት-ልኬት ቁሳቁሶች ውስጥ ፣ መግነጢሳዊ መስኮች በሌሉበት ጊዜ የአቶሚክ-ሚዛን ስፒን ኦፕቲካል ምንጮችን ንቁ ​​ቁጥጥር ለመመርመር የረጅም ጊዜ ፕሮጀክት ጀመርን። ከአንድ ሸለቆ ኤክሳይቶን ወጥነት ያለው የጂኦሜትሪክ ምዕራፍ የማግኘት ችግርን ለመፍታት የአካባቢ ያልሆነውን የቤሪ ደረጃ ጉድለት ሞዴል እንጠቀማለን።
ነገር ግን፣ በኤክሳይቶኖች መካከል ጠንካራ የማመሳሰል ዘዴ ባለመኖሩ፣ በራሹባ ባለ አንድ-ንብርብር ብርሃን ምንጭ ውስጥ ያለው የበርካታ ሸለቆ ኤክሳይቶኖች መሠረታዊ የተቀናጀ ልዕለ አቀማመጥ ገና አልተፈታም። ይህ ችግር ስለ Rashuba የከፍተኛ Q ፎቶኖች ሞዴል እንድናስብ ያነሳሳናል። አዳዲስ አካላዊ ዘዴዎችን ከፈጠርን በኋላ በዚህ ጽሑፍ ውስጥ የተገለፀውን የ Rashuba ነጠላ-ንብርብር ሌዘርን ተግባራዊ አድርገናል ።
ይህ ስኬት በጥንታዊ እና ኳንተም መስኮች ውስጥ ወጥነት ያለው ስፒን ቁርኝት ክስተቶችን ለማጥናት መንገድ የሚከፍት ሲሆን ለስፒንትሮኒክ እና ፎቶኒክ ኦፕቶኤሌክትሮኒክ መሳሪያዎች ምርምር እና አጠቃቀም አዲስ መንገድ ይከፍታል።