ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की एक नई दुनिया

की एक नई दुनियाऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरण

टेक्नियन-इज़राइल इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के शोधकर्ताओं ने एक सुसंगत रूप से नियंत्रित स्पिन विकसित की हैऑप्टिकल लेजरएकल परमाणु परत पर आधारित। यह खोज एक एकल परमाणु परत और एक क्षैतिज रूप से बाधित फोटोनिक स्पिन जाली के बीच एक सुसंगत स्पिन-निर्भर बातचीत से संभव हुई, जो सातत्य में बाध्य राज्यों के फोटॉनों के राशाबा-प्रकार स्पिन विभाजन के माध्यम से एक उच्च-क्यू स्पिन घाटी का समर्थन करती है।
परिणाम, नेचर मटेरियल्स में प्रकाशित और इसके शोध संक्षिप्त में प्रकाश डाला गया, शास्त्रीय और में सुसंगत स्पिन-संबंधी घटनाओं के अध्ययन का मार्ग प्रशस्त करता है।क्वांटम सिस्टम, और 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 के लिए एक विधि प्रदान करता है।

स्पिन वैली ऑप्टिकल माइक्रोकैविटी का निर्माण फोटोनिक स्पिन लैटिस को व्युत्क्रम असममिति (पीला कोर क्षेत्र) और व्युत्क्रम समरूपता (सियान क्लैडिंग क्षेत्र) के साथ जोड़कर किया जाता है।
इन स्रोतों को बनाने के लिए, फोटॉन या इलेक्ट्रॉन भाग में दो विपरीत स्पिन राज्यों के बीच स्पिन अध: पतन को खत्म करना एक शर्त है। यह आमतौर पर फैराडे या ज़ीमन प्रभाव के तहत एक चुंबकीय क्षेत्र लागू करके प्राप्त किया जाता है, हालांकि इन तरीकों के लिए आमतौर पर एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र की आवश्यकता होती है और यह एक माइक्रोसोर्स का उत्पादन नहीं कर सकता है। एक अन्य आशाजनक दृष्टिकोण एक ज्यामितीय कैमरा प्रणाली पर आधारित है जो गति अंतरिक्ष में फोटॉनों के स्पिन-विभाजित राज्यों को उत्पन्न करने के लिए एक कृत्रिम चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करता है।
दुर्भाग्य से, स्पिन स्प्लिट राज्यों की पिछली टिप्पणियों ने कम-द्रव्यमान कारक प्रसार मोड पर बहुत अधिक भरोसा किया है, जो स्रोतों के स्थानिक और अस्थायी सुसंगतता पर प्रतिकूल बाधाएं लगाता है। यह दृष्टिकोण अवरुद्ध लेजर-लाभ सामग्री की स्पिन-नियंत्रित प्रकृति से भी बाधित होता है, जिसे सक्रिय रूप से नियंत्रित करने के लिए आसानी से उपयोग नहीं किया जा सकता है या नहीं किया जा सकता हैप्रकाश स्रोत, विशेषकर कमरे के तापमान पर चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति में।
उच्च-क्यू स्पिन-विभाजन राज्यों को प्राप्त करने के लिए, शोधकर्ताओं ने पार्श्व रूप से बाधित स्पिन घाटियों का उत्पादन करने के लिए, उलटा असममिति के साथ एक कोर और डब्लूएस 2 एकल परत के साथ एकीकृत एक उलटा सममित लिफाफा सहित विभिन्न समरूपता के साथ फोटोनिक स्पिन जाली का निर्माण किया। शोधकर्ताओं द्वारा उपयोग की जाने वाली मूल व्युत्क्रम असममित जाली में दो महत्वपूर्ण गुण हैं।
नियंत्रणीय स्पिन-निर्भर पारस्परिक जाली वेक्टर, उनसे बने विषम अनिसोट्रोपिक नैनोपोरस के ज्यामितीय चरण स्थान भिन्नता के कारण होता है। यह वेक्टर स्पिन डिग्रेडेशन बैंड को गति स्थान में दो स्पिन-ध्रुवीकृत शाखाओं में विभाजित करता है, जिसे फोटोनिक रशबर्ग प्रभाव के रूप में जाना जाता है।
सातत्य में उच्च क्यू सममित (अर्ध) बाध्य राज्यों की एक जोड़ी, अर्थात् स्पिन विभाजन शाखाओं के किनारे पर ±K (ब्रिलोइन बैंड कोण) फोटॉन स्पिन घाटियां, समान आयामों का एक सुसंगत सुपरपोजिशन बनाती हैं।
प्रोफेसर कोरेन ने कहा: "हमने डब्लूएस2 मोनोलाइड्स को लाभ सामग्री के रूप में इस्तेमाल किया क्योंकि इस प्रत्यक्ष बैंड-गैप संक्रमण धातु डाइसल्फ़ाइड में एक अद्वितीय घाटी छद्म-स्पिन है और घाटी इलेक्ट्रॉनों में वैकल्पिक सूचना वाहक के रूप में बड़े पैमाने पर अध्ययन किया गया है। विशेष रूप से, उनके ±K 'वैली एक्सिटॉन (जो समतल स्पिन-ध्रुवीकृत द्विध्रुव उत्सर्जक के रूप में विकिरण करते हैं) को घाटी तुलना चयन नियमों के अनुसार स्पिन-ध्रुवीकृत प्रकाश द्वारा चुनिंदा रूप से उत्तेजित किया जा सकता है, इस प्रकार सक्रिय रूप से चुंबकीय रूप से मुक्त स्पिन को नियंत्रित किया जा सकता हैऑप्टिकल स्रोत.
एकल-परत एकीकृत स्पिन वैली माइक्रोकैविटी में, ±K 'वैली एक्सिटॉन को ध्रुवीकरण मिलान द्वारा ±K स्पिन वैली स्थिति में जोड़ा जाता है, और कमरे के तापमान पर स्पिन एक्साइटन लेजर को मजबूत प्रकाश प्रतिक्रिया द्वारा महसूस किया जाता है। उसी समय,लेज़रतंत्र सिस्टम की न्यूनतम हानि स्थिति का पता लगाने और ±K स्पिन घाटी के विपरीत ज्यामितीय चरण के आधार पर लॉक-इन सहसंबंध को फिर से स्थापित करने के लिए प्रारंभिक चरण-स्वतंत्र ±K 'वैली एक्साइटन्स को चलाता है।
इस लेजर तंत्र द्वारा संचालित घाटी सुसंगतता आंतरायिक बिखरने के कम तापमान दमन की आवश्यकता को समाप्त करती है। इसके अलावा, रशबा मोनोलेयर लेजर की न्यूनतम हानि स्थिति को रैखिक (गोलाकार) पंप ध्रुवीकरण द्वारा संशोधित किया जा सकता है, जो लेजर की तीव्रता और स्थानिक सुसंगतता को नियंत्रित करने का एक तरीका प्रदान करता है।
प्रोफ़ेसर हसमैन बताते हैं: “खुलासा हुआफोटोनिकस्पिन वैली रशबा प्रभाव सतह-उत्सर्जक स्पिन ऑप्टिकल स्रोतों के निर्माण के लिए एक सामान्य तंत्र प्रदान करता है। एकल-परत एकीकृत स्पिन वैली माइक्रोकैविटी में प्रदर्शित घाटी सुसंगतता हमें क्वैबिट के माध्यम से ±K 'वैली एक्सिटॉन के बीच क्वांटम सूचना उलझाव को प्राप्त करने के एक कदम करीब लाती है।
लंबे समय से, हमारी टीम विद्युत चुम्बकीय तरंगों के व्यवहार को नियंत्रित करने के लिए एक प्रभावी उपकरण के रूप में फोटॉन स्पिन का उपयोग करके स्पिन ऑप्टिक्स विकसित कर रही है। 2018 में, द्वि-आयामी सामग्रियों में घाटी छद्म-स्पिन से प्रेरित होकर, हमने चुंबकीय क्षेत्रों की अनुपस्थिति में परमाणु-स्केल 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 गैर-स्थानीय बेरी चरण दोष मॉडल का उपयोग करते हैं।
हालाँकि, एक्साइटन्स के बीच एक मजबूत तुल्यकालन तंत्र की कमी के कारण, राशुबा सिंगल-लेयर प्रकाश स्रोत में कई वैली एक्साइटन्स का मौलिक सुसंगत सुपरपोजिशन जो हासिल किया गया है वह अनसुलझा है। यह समस्या हमें उच्च क्यू फोटॉन के राशुबा मॉडल के बारे में सोचने के लिए प्रेरित करती है। नई भौतिक विधियों का आविष्कार करने के बाद, हमने इस पेपर में वर्णित राशूबा सिंगल-लेयर लेजर को लागू किया है।
यह उपलब्धि शास्त्रीय और क्वांटम क्षेत्रों में सुसंगत स्पिन सहसंबंध घटना के अध्ययन का मार्ग प्रशस्त करती है, और स्पिनट्रॉनिक और फोटोनिक ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के बुनियादी अनुसंधान और उपयोग के लिए एक नया रास्ता खोलती है।