ကမ္ဘာသစ်တစ်ခုရဲ့optoelectronic ကိရိယာများ
Technion-Israel နည်းပညာတက္ကသိုလ်မှ သုတေသီများသည် စနစ်တကျ ထိန်းချုပ်ထားသော လှည့်ပတ်မှုကို တီထွင်ခဲ့ကြသည်။အလင်းတန်းလေဆာတစ်ခုတည်းသော အက်တမ်အလွှာပေါ်တွင် အခြေခံသည်။ ဤတွေ့ရှိချက်ကို တစ်ခုတည်းသော အက်တမ်အလွှာနှင့် အလျားလိုက်ကန့်သတ်ထားသော ဖိုတွန်စပင်းလင့်တစ်ကြားရှိ ညီညွတ်သော လှည့်ပတ်မှုမှတစ်ဆင့် ဖြစ်နိုင်ခဲ့ပြီး၊ ၎င်းသည် စဉ်ဆက်မပြတ်တည်ရှိနေသော ဘောင်ခတ်အခြေအနေများ၏ ဖိုတွန်များ၏ Rashaba အမျိုးအစား စပင်းကွဲခြင်းမှတစ်ဆင့် မြင့်မားသော Q စပင်းချိုင့်ဝှမ်းကို ပံ့ပိုးပေးသည်။
Nature Materials တွင် ထုတ်ဝေခဲ့ပြီး ၎င်း၏ သုတေသနအကျဉ်းချုပ်တွင် မီးမောင်းထိုးပြထားသော ရလဒ်သည် ဂန္ထဝင်နှင့် ရူပဗေဒတို့တွင် ဆက်စပ်သော လည်ပတ်မှုနှင့် ဆက်စပ်သော ဖြစ်စဉ်များကို လေ့လာရန် လမ်းခင်းပေးခဲ့သည်။ကွမ်တမ်စနစ်များ, နှင့် optoelectronic ကိရိယာများတွင် အီလက်ထရွန်နှင့် ဖိုတွန်လှည့်ခြင်း၏ အခြေခံသုတေသနနှင့် အသုံးချမှုများအတွက် လမ်းကြောင်းအသစ်များကို ဖွင့်လှစ်ပေးသည်။ spin optical source သည် ဖိုတွန်မုဒ်ကို အီလက်ထရွန်အကူးအပြောင်းနှင့် ပေါင်းစပ်ထားပြီး၊ ၎င်းသည် အီလက်ထရွန်နှင့် ဖိုတွန်များအကြား လှည့်ခြင်းအချက်အလက်ဖလှယ်မှုကို လေ့လာရန်နှင့် အဆင့်မြင့် optoelectronic ကိရိယာများ တီထွင်ရန် နည်းလမ်းတစ်ခုကို ပံ့ပိုးပေးသည်။
Spin valley optical microcavities များကို photonic spin lattices များကို inversion asymmetry (yellow core region) နှင့် inversion symmetry (cyan cladding region) တို့နှင့် ချိတ်ဆက်ပေးခြင်းဖြင့် တည်ဆောက်ထားသည်။
ဤအရင်းအမြစ်များကိုတည်ဆောက်ရန်အတွက် ဖိုတွန် သို့မဟုတ် အီလက်ထရွန်အပိုင်းရှိ ဆန့်ကျင်ဘက် spin အခြေအနေနှစ်ခုကြားရှိ spin degeneracy ကို ဖယ်ရှားရန်မှာ ቀደምလိုအပ်ချက်တစ်ခုဖြစ်သည်။ ဤနည်းလမ်းများသည် များသောအားဖြင့် အားကောင်းသော သံလိုက်စက်ကွင်းတစ်ခု လိုအပ်ပြီး microsource ကို မထုတ်လုပ်နိုင်သော်လည်း ၎င်းကို Faraday သို့မဟုတ် Zeeman အာနိသင်အောက်တွင် သံလိုက်စက်ကွင်းတစ်ခုကို အသုံးချခြင်းဖြင့် များသောအားဖြင့် အောင်မြင်သည်။ နောက်ထပ်အလားအလာကောင်းသော ချဉ်းကပ်မှုတစ်ခုမှာ momentum space တွင် ဖိုတွန်များ၏ spin-split အခြေအနေများကို ထုတ်လုပ်ရန် artificial magnetic field ကို အသုံးပြုသည့် geometric camera system ကို အခြေခံထားသည်။
ကံမကောင်းစွာပဲ၊ spin split state များ၏ ယခင်လေ့လာတွေ့ရှိချက်များသည် အရင်းအမြစ်များ၏ spatial နှင့် temporal coherence အပေါ် ဆိုးကျိုးသက်ရောက်စေသည့် low-mass factor propagation modes များကို များစွာအားကိုးခဲ့ပါသည်။ ဤချဉ်းကပ်မှုသည် blocky laser-gain materials များ၏ spin-controlled သဘောသဘာဝကြောင့်လည်း အဟန့်အတားဖြစ်စေပြီး ၎င်းတို့ကို တက်ကြွစွာထိန်းချုပ်ရန် အသုံးမပြုနိုင်ပါ သို့မဟုတ် အလွယ်တကူအသုံးမပြုနိုင်ပါ။အလင်းရင်းမြစ်များအထူးသဖြင့် အခန်းအပူချိန်တွင် သံလိုက်စက်ကွင်းမရှိခြင်းတွင်။
မြင့်မားသော Q spin-splitting state များရရှိရန်အတွက် သုတေသီများသည် laterally constrained spin valleys များထုတ်လုပ်ရန်အတွက် inversion asymmetry ပါရှိသော core နှင့် WS2 single layer နှင့်ပေါင်းစပ်ထားသော inversion symmetric envelope အပါအဝင် မတူညီသော symmetries များပါရှိသော photonic spin lattices များကို တည်ဆောက်ခဲ့ကြသည်။ သုတေသီများအသုံးပြုသော အခြေခံ inverse asymmetric lattice တွင် အရေးကြီးသောဂုဏ်သတ္တိနှစ်ခုရှိသည်။
၎င်းတို့ဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားသော heterogeneous anisotropic nanoporous ၏ geometric phase space ပြောင်းလဲမှုကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာသော ထိန်းချုပ်နိုင်သော spin-dependent reciprocal lattice vector။ ဤ vector သည် spin degradation band ကို photonic Rushberg effect အဖြစ်လူသိများသော momentum space တွင် spin-polarized branches နှစ်ခုအဖြစ် ပိုင်းခြားသည်။
continuum ရှိ မြင့်မားသော Q symmetric (quasi) bound states တစ်စုံ၊ ဆိုလိုသည်မှာ spin splitting branches များ၏ အစွန်းရှိ ±K (Brillouin band Angle) photon spin valleys များသည် ညီမျှသော amplitude များ၏ coherent superposition ကို ဖွဲ့စည်းသည်။
ပါမောက္ခ Koren က မှတ်ချက်ပြုခဲ့သည်- “ဤ direct band-gap transition metal disulfide တွင် ထူးခြားသော valley pseudo-spin ရှိပြီး valley electrons များတွင် အခြားရွေးချယ်စရာ information carrier အဖြစ် ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့် လေ့လာထားသောကြောင့် WS2 monolides များကို gain material အဖြစ် အသုံးပြုခဲ့ပါသည်။ အထူးသဖြင့်၊ ၎င်းတို့၏ ±K 'valley excitons (planar spin-polarized dipole emitters ပုံစံဖြင့် ဖြာထွက်သည်) သည် valley comparison selection rules များအရ spin-polarized light ဖြင့် ရွေးချယ်၍ excit လုပ်နိုင်ပြီး magnetically free spin ကို တက်ကြွစွာ ထိန်းချုပ်နိုင်ပါသည်။”အလင်းရင်းမြစ်.
အလွှာတစ်ခုတည်းပေါင်းစပ်ထားသော spin valley microcavity တွင်၊ ±K 'valley excitons များကို polarization matching မှတစ်ဆင့် ±K spin valley state နှင့် ချိတ်ဆက်ထားပြီး အခန်းအပူချိန်ရှိ spin exciton laser ကို အားကောင်းသော အလင်းတုံ့ပြန်ချက်ဖြင့် အကောင်အထည်ဖော်သည်။ တစ်ချိန်တည်းမှာပင်၊လေဆာယန္တရားသည် အစပိုင်းတွင် phase-independent ±K 'valley excitons များကို မောင်းနှင်ပြီး စနစ်၏ အနည်းဆုံးဆုံးရှုံးမှုအခြေအနေကို ရှာဖွေပြီး ±K spin valley ၏ ဆန့်ကျင်ဘက် geometric phase အပေါ် အခြေခံ၍ lock-in correlation ကို ပြန်လည်ထူထောင်သည်။
ဤလေဆာယန္တရားဖြင့် မောင်းနှင်သော ချိုင့်ဝှမ်းညီညွတ်မှုသည် ရံဖန်ရံခါပြန့်ကျဲခြင်း၏ အပူချိန်နိမ့်ကျမှုကို နှိမ်နင်းရန် မလိုအပ်ပါ။ ထို့အပြင်၊ Rashba monolayer လေဆာ၏ အနည်းဆုံးဆုံးရှုံးမှုအခြေအနေကို linear (circular) pump polarization ဖြင့် modulate လုပ်နိုင်ပြီး လေဆာပြင်းထန်မှုနှင့် spatial coherence ကို ထိန်းချုပ်ရန် နည်းလမ်းတစ်ခု ပေးပါသည်။
ပါမောက္ခ ဟတ်စ်မန်းက ရှင်းပြသည်- “ထုတ်ဖော်ပြသခြင်းဖိုတွန်နစ်spin valley Rashba effect သည် surface-emitting spin optical source များတည်ဆောက်ရန်အတွက် အထွေထွေယန္တရားတစ်ခုကို ပံ့ပိုးပေးပါသည်။ single-layer integrated spin valley microcavity တွင် ပြသထားသော valley coherence သည် qubits များမှတစ်ဆင့် ±K 'valley excitons များအကြား quantum information entanglement ကိုရရှိရန် နောက်တစ်ဆင့်ပိုမိုနီးကပ်စေပါသည်။
ကျွန်ုပ်တို့အဖွဲ့သည် လျှပ်စစ်သံလိုက်လှိုင်းများ၏ အပြုအမူကို ထိန်းချုပ်ရန် ဖိုတွန်စပင်းကို ထိရောက်သောကိရိယာတစ်ခုအဖြစ် အသုံးပြု၍ spin optics ကို ကြာမြင့်စွာ တီထွင်နေခဲ့သည်။ ၂၀၁၈ ခုနှစ်တွင် two-dimensional materials များတွင် valley pseudo-spin ကို စိတ်ဝင်စားခဲ့ပြီး သံလိုက်စက်ကွင်းမရှိခြင်းတွင် atomic-scale spin optical sources များ၏ တက်ကြွသောထိန်းချုပ်မှုကို စုံစမ်းစစ်ဆေးရန် ရေရှည်စီမံကိန်းတစ်ခုကို စတင်ခဲ့သည်။ valley exciton တစ်ခုတည်းမှ coherent geometric phase ရရှိရန် ပြဿနာကို ဖြေရှင်းရန် non-local Berry phase defect model ကို အသုံးပြုပါသည်။
သို့သော်၊ excitons များအကြား ခိုင်မာသော synchronization ယန္တရားမရှိခြင်းကြောင့်၊ ရရှိခဲ့သော Rashuba single-layer light source တွင် များစွာသော valley excitons များ၏ အခြေခံ coherent superposition သည် မဖြေရှင်းနိုင်သေးပါ။ ဤပြဿနာသည် ကျွန်ုပ်တို့အား Rashuba high Q photons များ၏ မော်ဒယ်အကြောင်း စဉ်းစားရန် လှုံ့ဆော်ပေးပါသည်။ ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာ နည်းလမ်းအသစ်များကို တီထွင်ပြီးနောက်၊ ဤစာတမ်းတွင်ဖော်ပြထားသော Rashuba single-layer laser ကို ကျွန်ုပ်တို့ အကောင်အထည်ဖော်ခဲ့ပါသည်။
ဤအောင်မြင်မှုသည် ဂန္ထဝင်နှင့် ကွမ်တမ်နယ်ပယ်များတွင် coherent spin correlation ဖြစ်စဉ်များကို လေ့လာရန် လမ်းခင်းပေးခဲ့ပြီး spintronic နှင့် photonic optoelectronic ကိရိယာများ၏ အခြေခံသုတေသနနှင့် အသုံးပြုမှုအတွက် လမ်းသစ်တစ်ခုကို ဖွင့်လှစ်ပေးခဲ့သည်။
ပို့စ်တင်ချိန်: ၂၀၂၄ ခုနှစ်၊ မတ်လ ၁၂ ရက်