ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की एक नई दुनिया

एक नई दुनियाऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरण

टेक्नियन-इजराइल इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के शोधकर्ताओं ने एक सुसंगत रूप से नियंत्रित स्पिन विकसित किया है।ऑप्टिकल लेजरएकल परमाणु परत पर आधारित। यह खोज एकल परमाणु परत और क्षैतिज रूप से विवश फोटोनिक स्पिन जाली के बीच सुसंगत स्पिन-निर्भर अंतःक्रिया द्वारा संभव हुई, जो निरंतरता में बद्ध अवस्थाओं के फोटॉनों के रशाबा-प्रकार के स्पिन विभाजन के माध्यम से उच्च-क्यू स्पिन घाटी का समर्थन करती है।
नेचर मैटेरियल्स में प्रकाशित और इसके शोध संक्षिप्त विवरण में उजागर किया गया यह परिणाम, शास्त्रीय औरक्वांटम प्रणालियाँयह ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में इलेक्ट्रॉन और फोटॉन स्पिन के मौलिक अनुसंधान और अनुप्रयोगों के लिए नए रास्ते खोलता है। स्पिन ऑप्टिकल स्रोत फोटॉन मोड को इलेक्ट्रॉन संक्रमण के साथ जोड़ता है, जो इलेक्ट्रॉनों और फोटॉनों के बीच स्पिन सूचना विनिमय का अध्ययन करने और उन्नत ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को विकसित करने की एक विधि प्रदान करता है।

स्पिन वैली ऑप्टिकल माइक्रोकेविटीज़ का निर्माण फोटोनिक स्पिन जाली को व्युत्क्रम विषमता (पीला कोर क्षेत्र) और व्युत्क्रम समरूपता (सियान क्लैडिंग क्षेत्र) के साथ इंटरफेस करके किया जाता है।
इन स्रोतों के निर्माण के लिए, फोटॉन या इलेक्ट्रॉन भाग में दो विपरीत स्पिन अवस्थाओं के बीच स्पिन अपभ्रंशता को समाप्त करना एक पूर्व शर्त है। यह आमतौर पर फैराडे या ज़ीमैन प्रभाव के तहत चुंबकीय क्षेत्र लागू करके प्राप्त किया जाता है, हालांकि इन विधियों के लिए आमतौर पर एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र की आवश्यकता होती है और ये सूक्ष्म स्रोत उत्पन्न नहीं कर सकती हैं। एक अन्य आशाजनक दृष्टिकोण ज्यामितीय कैमरा प्रणाली पर आधारित है जो संवेग स्थान में फोटॉनों की स्पिन-विभाजित अवस्थाओं को उत्पन्न करने के लिए कृत्रिम चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करती है।
दुर्भाग्यवश, स्पिन विभाजित अवस्थाओं के पूर्व अवलोकन निम्न द्रव्यमान कारक प्रसार मोड पर अत्यधिक निर्भर रहे हैं, जो स्रोतों की स्थानिक और लौकिक सुसंगतता पर प्रतिकूल बाधाएँ उत्पन्न करते हैं। यह दृष्टिकोण ब्लॉकनुमा लेजर-लाभ सामग्री की स्पिन-नियंत्रित प्रकृति से भी बाधित है, जिनका उपयोग सक्रिय रूप से नियंत्रित करने के लिए नहीं किया जा सकता है या आसानी से नहीं किया जा सकता है।प्रकाश स्रोतविशेषकर कमरे के तापमान पर चुंबकीय क्षेत्रों की अनुपस्थिति में।
उच्च-क्यू स्पिन-विभाजन अवस्थाओं को प्राप्त करने के लिए, शोधकर्ताओं ने विभिन्न समरूपताओं वाले फोटोनिक स्पिन जालक का निर्माण किया, जिसमें व्युत्क्रम विषमता वाला एक कोर और WS2 एकल परत के साथ एकीकृत एक व्युत्क्रम सममित आवरण शामिल है, ताकि पार्श्व रूप से विवश स्पिन घाटियों का उत्पादन किया जा सके। शोधकर्ताओं द्वारा उपयोग किए गए मूल व्युत्क्रम असममित जालक में दो महत्वपूर्ण गुण हैं।
विषम विषमदैशिक नैनोपोरस से बनी संरचनाओं की ज्यामितीय चरण स्थान भिन्नता के कारण उत्पन्न होने वाला नियंत्रणीय स्पिन-निर्भर व्युत्क्रम जाली सदिश। यह सदिश संवेग स्थान में स्पिन क्षरण बैंड को दो स्पिन-ध्रुवीकृत शाखाओं में विभाजित करता है, जिसे फोटोनिक रशबर्ग प्रभाव के रूप में जाना जाता है।
सततता में उच्च क्यू सममित (अर्ध) बाध्य अवस्थाओं की एक जोड़ी, अर्थात् स्पिन विभाजन शाखाओं के किनारे पर ±के (ब्रिलौइन बैंड कोण) फोटॉन स्पिन घाटियाँ, समान आयामों का एक सुसंगत सुपरपोज़िशन बनाती हैं।
प्रोफेसर कोरेन ने कहा: “हमने WS2 मोनोलाइड्स को गेन सामग्री के रूप में इस्तेमाल किया क्योंकि इस प्रत्यक्ष बैंड-गैप संक्रमण धातु डाइसल्फाइड में एक अद्वितीय वैली स्यूडो-स्पिन होता है और वैली इलेक्ट्रॉनों में एक वैकल्पिक सूचना वाहक के रूप में इसका व्यापक रूप से अध्ययन किया गया है। विशेष रूप से, उनके ±K' वैली एक्सिटॉन (जो समतल स्पिन-ध्रुवीकृत द्विध्रुव उत्सर्जक के रूप में विकिरण करते हैं) को वैली तुलना चयन नियमों के अनुसार स्पिन-ध्रुवीकृत प्रकाश द्वारा चुनिंदा रूप से उत्तेजित किया जा सकता है, इस प्रकार चुंबकीय रूप से मुक्त स्पिन को सक्रिय रूप से नियंत्रित किया जा सकता है।प्रकाशीय स्रोत.
एकल-परत एकीकृत स्पिन वैली माइक्रोकेविटी में, ±K 'वैली एक्सिटॉन ध्रुवीकरण मिलान द्वारा ±K स्पिन वैली अवस्था से जुड़े होते हैं, और मजबूत प्रकाश प्रतिक्रिया द्वारा कमरे के तापमान पर स्पिन एक्सिटॉन लेजर प्राप्त किया जाता है। साथ ही,लेज़रयह तंत्र प्रारंभ में चरण-स्वतंत्र ±K 'घाटी एक्सिटॉन को सिस्टम की न्यूनतम हानि अवस्था को खोजने और ±K स्पिन घाटी के विपरीत ज्यामितीय चरण के आधार पर लॉक-इन सहसंबंध को पुनः स्थापित करने के लिए प्रेरित करता है।
इस लेज़र तंत्र द्वारा संचालित वैली कोहेरेंस, आंतरायिक प्रकीर्णन के निम्न तापमान दमन की आवश्यकता को समाप्त कर देता है। इसके अतिरिक्त, रश्बा मोनोलेयर लेज़र की न्यूनतम हानि अवस्था को रैखिक (वृत्ताकार) पंप ध्रुवीकरण द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है, जो लेज़र तीव्रता और स्थानिक कोहेरेंस को नियंत्रित करने का एक तरीका प्रदान करता है।
प्रोफेसर हास्मान बताते हैं: “प्रकटफोटोनिकस्पिन वैली रश्बा प्रभाव सतह-उत्सर्जक स्पिन ऑप्टिकल स्रोतों के निर्माण के लिए एक सामान्य तंत्र प्रदान करता है। एकल-परत एकीकृत स्पिन वैली माइक्रोकेविटी में प्रदर्शित वैली सुसंगति हमें क्यूबिट्स के माध्यम से ±K' वैली एक्सिटॉन के बीच क्वांटम सूचना उलझाव प्राप्त करने के एक कदम और करीब ले जाती है।
हमारी टीम लंबे समय से स्पिन ऑप्टिक्स विकसित कर रही है, जिसमें विद्युत चुम्बकीय तरंगों के व्यवहार को नियंत्रित करने के लिए फोटॉन स्पिन का प्रभावी रूप से उपयोग किया जाता है। 2018 में, द्वि-आयामी पदार्थों में वैली स्यूडो-स्पिन से प्रेरित होकर, हमने चुंबकीय क्षेत्रों की अनुपस्थिति में परमाणु-स्तरीय स्पिन ऑप्टिकल स्रोतों के सक्रिय नियंत्रण की जांच करने के लिए एक दीर्घकालिक परियोजना शुरू की। हम एकल वैली एक्सिटॉन से सुसंगत ज्यामितीय चरण प्राप्त करने की समस्या को हल करने के लिए नॉन-लोकल बेरी फेज डिफेक्ट मॉडल का उपयोग करते हैं।
हालांकि, एक्सिटॉन के बीच एक मजबूत सिंक्रोनाइज़ेशन तंत्र की कमी के कारण, रशूबा सिंगल-लेयर लाइट सोर्स में प्राप्त किए गए कई वैली एक्सिटॉन के मौलिक सुसंगत सुपरपोज़िशन की समस्या अभी भी अनसुलझी है। यह समस्या हमें उच्च Q फोटॉन के रशूबा मॉडल के बारे में सोचने के लिए प्रेरित करती है। नई भौतिक विधियों को विकसित करने के बाद, हमने इस शोधपत्र में वर्णित रशूबा सिंगल-लेयर लेजर को कार्यान्वित किया है।
यह उपलब्धि शास्त्रीय और क्वांटम क्षेत्रों में सुसंगत स्पिन सहसंबंध घटनाओं के अध्ययन का मार्ग प्रशस्त करती है, और स्पिनट्रॉनिक और फोटोनिक ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के मूलभूत अनुसंधान और उपयोग के लिए एक नया रास्ता खोलती है।