Un nouveau monde d'appareils optoélectroniques

Un nouveau monde dedispositifs optoélectroniques

Les chercheurs de l'Institut de technologie Technion-Israël ont développé un spin contrôlé de manière cohérentelaser optiquebasé sur une seule couche atomique. Cette découverte a été rendue possible par une interaction cohérente dépendante du spin entre une seule couche atomique et un réseau de spin photonique contraignant horizontalement, qui soutient une vallée de spin à Q à Q à travers le fractionnement de rachat de type Rashaba des photons des états liés dans le continuum.
Le résultat, publié dans Nature Materials et mis en évidence dans son mémoire de recherche, ouvre la voie à l'étude des phénomènes cohérents liés au spin dans le classique etsystèmes quantiqueset ouvre de nouvelles voies pour la recherche fondamentale et les applications de la rotation des électrons et des photons dans les dispositifs optoélectroniques. La source optique de spin combine le mode photon avec la transition d'électrons, qui fournit une méthode pour étudier l'échange d'informations de spin entre les électrons et les photons et le développement de dispositifs optoélectroniques avancés.

Les microcavités optiques de Spin Valley sont construites en interfaçant les réseaux de spin photoniques avec asymétrie d'inversion (région du noyau jaune) et symétrie d'inversion (région de revêtement cyan).
Afin de construire ces sources, une condition préalable consiste à éliminer la dégénérescence du spin entre deux états de spin opposés dans la partie photon ou électronique. Ceci est généralement réalisé en appliquant un champ magnétique sous un effet Faraday ou Zeeman, bien que ces méthodes nécessitent généralement un champ magnétique fort et ne peuvent pas produire de microsource. Une autre approche prometteuse est basée sur un système de caméra géométrique qui utilise un champ magnétique artificiel pour générer des états de photons-split dans l'espace de quantité de mouvement.
Malheureusement, les observations antérieures des états divisés en spin se sont fortement appuyées sur les modes de propagation des facteurs de faible masse, qui imposent des contraintes défavorables à la cohérence spatiale et temporelle des sources. Cette approche est également entravée par la nature contrôlée par le spin des matériaux de gain laser en bloc, qui ne peuvent pas ou ne peuvent pas être facilement utilisés pour contrôler activementSources légères, en particulier en l'absence de champs magnétiques à température ambiante.
Pour obtenir des états de rotation de spin à Q à Q, les chercheurs ont construit des réseaux de spin photoniques avec différentes symétries, y compris un noyau avec une asymétrie d'inversion et une enveloppe symétrique d'inversion intégrée à une seule couche WS2, pour produire des vallées de spin contrainte latéralement. Le réseau asymétrique inverse de base utilisé par les chercheurs a deux propriétés importantes.
Le vecteur de réseau réciproque contrôlable dépendant du spin causé par la variation de l'espace de phase géométrique de la nanopore anisotrope hétérogène composée d'eux. Ce vecteur divise la bande de dégradation de spin en deux branches polarisées en spin dans l'espace de quantité de mouvement, connu sous le nom de l'effet photonique de Rushberg.
Une paire d'états liés symétriques (quasi) élevés élevés dans le continuum, à savoir les vallées de spin de photons ± k (angle de bande brilous) au bord des branches de fractionnement de spin, forment une superposition cohérente d'amplitudes égales.
Le professeur Koren a noté: «Nous avons utilisé les monolides WS2 comme matériau de gain car ce disulfure de métal de transition de bande de bande directe a un pseudo-spin de vallée unique et a été largement étudié en tant que support d'information alternatif dans Valley Electrons. Plus précisément, leurs excitons de vallée ± k '(qui rayonnent sous la forme d'émetteurs dipolaires polarisés à spin plane) peuvent être sélectivement excités par la lumière polarisée en spin selon les règles de sélection de comparaison de la vallée, contrôlant ainsi activement un spin magnétiquement libresource optique.
Dans une microcavité de Spin Valley intégrée à couche unique, les excitons de la vallée ± K 'sont couplés à l'état de la vallée de Spin ± K par correspondance de polarisation, et le laser d'exciton de spin à température ambiante est réalisé par une forte rétroaction légère. En même temps, lelaserLe mécanisme entraîne les excitons de vallée indépendants de la phase initiaux pour trouver l'état de perte minimum du système et rétablir la corrélation de verrouillage en fonction de la phase géométrique en face de la vallée de spin ± K.
La cohérence de la vallée entraînée par ce mécanisme laser élimine la nécessité de suppression à basse température de la diffusion intermittente. De plus, l'état de perte minimale du laser monocouche Rashba peut être modulé par polarisation de pompe linéaire (circulaire), qui fournit un moyen de contrôler l'intensité du laser et la cohérence spatiale. »
Le professeur Hasman explique: «photoniqueL'effet Spin Valley Rashba fournit un mécanisme général pour construire des sources optiques de spin émettant de la surface. La cohérence de la vallée démontrée dans une microcavité de Spin Valley intégrée à couche unique nous rapproche d'un étanchéité quantique entre les excitons de la vallée ± K 'via des qubits.
Depuis longtemps, notre équipe a développé des optiques de spin, en utilisant Photon Spin comme un outil efficace pour contrôler le comportement des ondes électromagnétiques. En 2018, intriguée par la pseudo-spin de la vallée dans des matériaux bidimensionnels, nous avons commencé un projet à long terme pour étudier le contrôle actif des sources optiques de spin à l'échelle atomique en l'absence de champs magnétiques. Nous utilisons le modèle de défaut de phase de baies non locaux pour résoudre le problème de l'obtention d'une phase géométrique cohérente à partir d'un seul exciton de la vallée.
Cependant, en raison de l'absence d'un fort mécanisme de synchronisation entre les excitons, la superposition cohérente fondamentale de plusieurs excitons de la vallée dans la source lumineuse à couche unique Rashuba qui a été obtenue reste non résolue. Ce problème nous inspire à réfléchir au modèle Rashuba des photons Q élevé. Après avoir innové de nouvelles méthodes physiques, nous avons mis en œuvre le laser à couche unique Rashuba décrit dans cet article. »
Cette réalisation ouvre la voie à l'étude des phénomènes de corrélation de spin cohérents dans les champs classiques et quantiques, et ouvre une nouvelle façon pour la recherche fondamentale et l'utilisation des dispositifs optoélélectroniques spintroniques et photoniques.