Un novu mondu di dispositivi optoelettronici

Un novu mondu didispositivi optoelettronici

I ricercatori di l'Istitutu di Tecnulugia Technion-Israele anu sviluppatu una rotazione cuntrullata in modu coerentelaser otticubasatu annantu à un unicu stratu atomicu. Sta scuperta hè stata pussibule grazia à una interazione coerente dipendente da u spin trà un unicu stratu atomicu è un reticolo di spin fotonicu custrettu orizzontalmente, chì sustene una valle di spin à alta Q per via di a scissione di spin di tipu Rashaba di fotoni di stati ligati in u continuum.
U risultatu, publicatu in Nature Materials è messu in risaltu in u so brief di ricerca, apre a strada à u studiu di fenomeni ligati à u spin coerente in classica èsistemi quantichi, è apre novi vie per a ricerca fundamentale è l'applicazioni di u spin elettronicu è fotonicu in i dispositivi optoelettronici. A fonte ottica di spin combina u modu fotonicu cù a transizione elettronica, chì furnisce un metudu per studià u scambiu d'infurmazioni di spin trà elettroni è fotoni è sviluppà dispositivi optoelettronici avanzati.

E microcavità ottiche di a valle di spin sò custruite interfacciandu reticoli di spin fotonici cù asimmetria d'inversione (regione centrale gialla) è simmetria d'inversione (regione di rivestimentu cianu).
Per custruisce queste fonti, un prerequisitu hè di eliminà a degenerazione di spin trà dui stati di spin opposti in a parte di fotoni o elettroni. Questu hè generalmente ottenutu applicendu un campu magneticu sottu un effettu Faraday o Zeeman, ancu s'è questi metudi richiedenu di solitu un campu magneticu forte è ùn ponu micca pruduce una microfonte. Un altru approcciu promettente hè basatu annantu à un sistema di camera geometrica chì usa un campu magneticu artificiale per generà stati di spin-split di fotoni in u spaziu di momentum.
Sfurtunatamente, l'osservazioni precedenti di stati di split di spin si sò basate assai nantu à modi di propagazione à bassu fattore di massa, chì impunenu vincoli avversi à a cuerenza spaziale è temporale di e fonti. Questu approcciu hè ancu impeditu da a natura cuntrullata da u spin di i materiali à guadagnu laser à blocchi, chì ùn ponu micca o ùn ponu micca esse facilmente aduprati per cuntrullà attivamentefonti di luce, in particulare in assenza di campi magnetichi à temperatura ambiente.
Per ottene stati di scissione di spin à alta Q, i circadori anu custruitu reticoli di spin fotonici cù diverse simmetrie, cumprese un core cù asimmetria d'inversione è un inviluppu simmetricu d'inversione integratu cù un unicu stratu WS2, per pruduce valli di spin lateralmente vincolate. U reticolo asimmetricu inversu di basa utilizatu da i circadori hà duie proprietà impurtanti.
U vettore di reticolo reciprocu dipendente da u spin cuntrullabile causatu da a variazione geometrica di u spaziu di fase di i nanoporosi anisotropi eterogenei cumposti da elli. Stu vettore divide a banda di degradazione di u spin in dui rami polarizzati da u spin in u spaziu di u momentum, cunnisciutu cum'è l'effettu Rushberg fotonicu.
Una coppia di stati legati simmetrici (quasi) à Q altu in u continuum, vale à dì valli di spin di fotoni ±K (angolo di banda di Brillouin) à u bordu di i rami di scissione di spin, formanu una superposizione coerente di ampiezze uguali.
U prufessore Koren hà nutatu: "Avemu utilizatu i monolidi WS2 cum'è materiale di guadagnu perchè questu disulfuru di metallu di transizione à banda proibita diretta hà un pseudo-spin di valle unicu è hè statu studiatu ampiamente cum'è un vettore d'infurmazione alternativu in l'elettroni di valle. Specificamente, i so eccitoni di valle ±K '(chì irradianu in forma di emettitori di dipoli polarizzati da spin planari) ponu esse eccitati selettivamente da a luce polarizzata da spin secondu e regule di selezzione di paragone di valle, cuntrullendu cusì attivamente un spin magneticamente liberu.fonte ottica.
In una microcavità di valle di spin integrata à un solu stratu, l'eccitoni di valle ±K' sò accoppiati à u statu di valle di spin ±K per currispundenza di polarizazione, è u laser di eccitone di spin à temperatura ambiente hè realizatu da un forte feedback di luce. À u listessu tempu, ulaserU mecanismu guida l'eccitoni di valle ±K' inizialmente indipendenti da a fase per truvà u statu di perdita minima di u sistema è ristabilisce a currelazione di bloccu basata annantu à a fase geometrica opposta à a valle di spin ±K.
A cuerenza di a valle guidata da questu mecanismu laser elimina a necessità di soppressione à bassa temperatura di a diffusione intermittente. Inoltre, u statu di perdita minima di u laser monostrato Rashba pò esse modulatu da a polarizazione lineare (circulare) di a pompa, chì furnisce un modu per cuntrullà l'intensità di u laser è a cuerenza spaziale.
U prufessore Hasman spiega: "A rivelazionefotonicuL'effettu Rashba di a valle di spin furnisce un mecanismu generale per a custruzzione di fonti ottiche di spin chì emettenu in superficia. A cuerenza di a valle dimustrata in una microcavità di valle di spin integrata à un solu stratu ci porta un passu più vicinu à ottene un intricciamentu di l'infurmazioni quantiche trà eccitoni di valle ±K' via qubit.
Dapoi un bellu pezzu, a nostra squadra hà sviluppatu l'ottica di spin, aduprendu u spin di u fotone cum'è un strumentu efficace per cuntrullà u cumpurtamentu di l'onde elettromagnetiche. In u 2018, intrigati da u pseudo-spin di valle in materiali bidimensionali, avemu iniziatu un prughjettu à longu andà per investigà u cuntrollu attivu di e fonti ottiche di spin à scala atomica in assenza di campi magnetichi. Adupremu u mudellu di difettu di fase non lucale di Berry per risolve u prublema di ottene una fase geometrica coerente da un unicu eccitone di valle.
Tuttavia, per via di a mancanza di un forte mecanismu di sincronizazione trà l'eccitoni, a superposizione coerente fundamentale di parechji eccitoni di valle in a fonte luminosa à stratu unicu Rashuba chì hè stata ottenuta ferma senza soluzione. Stu prublema ci ispira à pensà à u mudellu Rashuba di fotoni à altu Q. Dopu avè innovatu novi metudi fisichi, avemu implementatu u laser à stratu unicu Rashuba discrittu in questu articulu.
Questa realizazione apre a strada à u studiu di i fenomeni di currelazione di spin coerente in i campi classici è quantichi, è apre una nova strada per a ricerca fundamentale è l'usu di dispositivi optoelettronici spintronici è fotonici.