Ulimwengu mpya wa vifaa vya optoelectronic

Ulimwengu mpya wavifaa vya optoelectronic

Watafiti katika Taasisi ya Teknolojia ya Technion-Israel wameunda mzunguko unaodhibitiwa kwa uthabitileza ya machokulingana na safu moja ya atomiki. Ugunduzi huu uliwezekana kutokana na mwingiliano thabiti unaotegemea mzunguko kati ya safu moja ya atomiki na kimiani ya mzunguko wa fotoniki yenye vikwazo vya mlalo, ambayo inasaidia bonde la mzunguko wa juu wa Q kupitia mgawanyiko wa mzunguko wa aina ya Rashaba wa fotoni za hali zilizofungwa katika mwendelezo.
Matokeo hayo, yaliyochapishwa katika Nature Materials na kuangaziwa katika muhtasari wake wa utafiti, yanafungua njia ya utafiti wa matukio yanayohusiana na mzunguko katika fasihi ya kitambo namifumo ya quantum, na kufungua njia mpya za utafiti wa msingi na matumizi ya mzunguko wa elektroni na fotoni katika vifaa vya optoelectronic. Chanzo cha macho cha mzunguko huchanganya hali ya fotoni na mpito wa elektroni, ambayo hutoa mbinu ya kusoma ubadilishanaji wa taarifa za mzunguko kati ya elektroni na fotoni na kutengeneza vifaa vya hali ya juu vya optoelectronic.

Matundu madogo ya macho ya bonde la spin hujengwa kwa kuunganisha latiti za mzunguko wa fotoniki na ulinganifu wa ubadilishaji (eneo la kiini cha manjano) na ulinganifu wa ubadilishaji (eneo la kufunika kwa cyan).
Ili kujenga vyanzo hivi, sharti ni kuondoa uchakavu wa mzunguko kati ya hali mbili tofauti za mzunguko katika sehemu ya fotoni au elektroni. Hii kwa kawaida hupatikana kwa kutumia uwanja wa sumaku chini ya athari ya Faraday au Zeeman, ingawa mbinu hizi kwa kawaida zinahitaji uwanja wenye nguvu wa sumaku na haziwezi kutoa chanzo kidogo. Mbinu nyingine yenye matumaini inategemea mfumo wa kamera wa kijiometri unaotumia uwanja wa sumaku bandia kutoa hali za mzunguko wa fotoni katika nafasi ya kasi.
Kwa bahati mbaya, uchunguzi wa awali wa hali za mgawanyiko wa mzunguko umetegemea sana njia za uenezaji wa vipengele vya uzito mdogo, ambazo huweka vikwazo vibaya kwenye mshikamano wa anga na wa muda wa vyanzo. Mbinu hii pia inazuiwa na asili ya udhibiti wa mzunguko wa vifaa vya kuzuia leza-kupata, ambavyo haviwezi au haviwezi kutumika kwa urahisi kudhibiti kikamilifu.vyanzo vya mwanga, hasa kutokana na kukosekana kwa mashamba ya sumaku kwenye joto la kawaida.
Ili kufikia hali za mgawanyiko wa mzunguko wa Q wa hali ya juu, watafiti waliunda latiti za mzunguko wa fotoniki zenye ulinganifu tofauti, ikiwa ni pamoja na kiini chenye ulinganifu wa ubadilishaji na bahasha ya ulinganifu wa ubadilishaji iliyounganishwa na safu moja ya WS2, ili kutoa mabonde ya mzunguko yenye vikwazo vya pembeni. Latiti ya msingi ya ulinganifu kinyume inayotumiwa na watafiti ina sifa mbili muhimu.
Vekta ya kimiani inayoweza kudhibitiwa inayotegemea mzunguko inayosababishwa na tofauti ya nafasi ya awamu ya kijiometri ya nanopores isiyo ya kawaida ya anisotropic iliyojumuishwa nayo. Vekta hii hugawanya bendi ya uharibifu wa mzunguko katika matawi mawili yenye polari ya mzunguko katika nafasi ya kasi, inayojulikana kama athari ya fotoniki ya Rushberg.
Jozi ya hali zenye ulinganifu wa Q (kwa kiasi) wa hali ya juu katika mwendelezo, yaani mabonde ya fotoni ya ±K(Angle ya bendi ya Brillouin) kwenye ukingo wa matawi yanayogawanyika ya mzunguko, huunda nafasi thabiti ya amplitudes sawa.
Profesa Koren alibainisha: “Tulitumia monolidi za WS2 kama nyenzo ya kupata faida kwa sababu disulfidi hii ya metali ya mpito ya bendi-pengo la moja kwa moja ina mzunguko bandia wa bonde na imesomwa kwa kina kama kibebaji mbadala cha taarifa katika elektroni za bonde. Hasa, vichocheo vyao vya bonde la ±K '(ambavyo vinang'aa katika umbo la vitoaji vya dipole vyenye polarized spin) vinaweza kusisimka kwa hiari na mwanga unaozungushwa kulingana na sheria za uteuzi wa ulinganisho wa bonde, hivyo kudhibiti kikamilifu mzunguko usio na sumaku.chanzo cha macho.
Katika mfereji mdogo wa bonde la spin uliojumuishwa wa safu moja, vichocheo vya bonde la ±K 'vimeunganishwa na hali ya bonde la spin la ±K kwa kulinganisha polarization, na leza ya spin exciton kwenye joto la kawaida hugunduliwa kwa mrejesho mkali wa mwanga. Wakati huo huo,lezautaratibu huendesha vichocheo vya bonde la ±K 'bila awamu ya awali ili kupata hali ya chini kabisa ya upotevu wa mfumo na kuanzisha upya uwiano wa kufunga-ndani kulingana na awamu ya kijiometri iliyo kinyume na bonde la mzunguko la ±K.
Uwiano wa bonde unaoendeshwa na utaratibu huu wa leza huondoa hitaji la kukandamiza joto la chini la kutawanyika kwa vipindi. Zaidi ya hayo, hali ya chini kabisa ya upotevu wa leza ya safu moja ya Rashba inaweza kurekebishwa na upolainishaji wa pampu wa mstari (mviringo), ambao hutoa njia ya kudhibiti nguvu ya leza na uwiano wa anga.
Profesa Hasman anaelezea: “IliyofichuliwafotonikiAthari ya Rashba ya bonde la spin hutoa utaratibu wa jumla wa kujenga vyanzo vya macho vya spin vinavyotoa uso. Mshikamano wa bonde unaoonyeshwa katika umbo dogo la bonde la spin lenye safu moja linalounganishwa unatuleta hatua moja karibu na kufikia mtatizo wa taarifa za quantum kati ya vivutio vya bonde la ±K kupitia qubits.
Kwa muda mrefu, timu yetu imekuwa ikitengeneza optiki za mzunguko, ikitumia mzunguko wa fotoni kama zana bora ya kudhibiti tabia ya mawimbi ya sumakuumeme. Mnamo 2018, tukivutiwa na mzunguko bandia wa bonde katika nyenzo zenye pande mbili, tulianza mradi wa muda mrefu wa kuchunguza udhibiti hai wa vyanzo vya optiki vya mzunguko wa kiwango cha atomiki bila uwanja wa sumaku. Tunatumia modeli ya kasoro ya awamu ya Berry isiyo ya ndani ili kutatua tatizo la kupata awamu thabiti ya kijiometri kutoka kwa exciton moja ya bonde.
Hata hivyo, kutokana na ukosefu wa utaratibu imara wa ulandanishi kati ya vivutio, ujumuishaji wa msingi wa vivutio vingi vya bonde katika chanzo cha mwanga cha safu moja cha Rashuba ambacho kimepatikana bado hakijatatuliwa. Tatizo hili linatutia moyo kufikiria kuhusu mfumo wa Rashuba wa fotoni za Q zenye kiwango cha juu. Baada ya kuvumbua mbinu mpya za kimwili, tumetekeleza leza ya safu moja ya Rashuba iliyoelezwa katika karatasi hii.
Mafanikio haya yanafungua njia ya utafiti wa matukio ya uwiano wa mzunguko katika nyanja za kitambo na za kwantumu, na kufungua njia mpya kwa ajili ya utafiti wa msingi na matumizi ya vifaa vya optoelectronic vya spintronic na photonic.