ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की एक नई दुनिया

एक नई दुनियाऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरण

टेक्नियॉन-इज़रायल इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के शोधकर्ताओं ने एक सुसंगत नियंत्रित स्पिन विकसित किया हैऑप्टिकल 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 सातत्य में बंधे हुए राज्यों के फोटॉनों के रशाबा-प्रकार के स्पिन विभाजन के माध्यम से एक उच्च-क्यू स्पिन घाटी का समर्थन करती है।
नेचर मैटेरियल्स में प्रकाशित और अपने शोध संक्षिप्त में रेखांकित यह परिणाम शास्त्रीय और आधुनिक भौतिकी में सुसंगत स्पिन-संबंधी परिघटनाओं 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 इलेक्ट्रॉन संक्रमण के साथ फोटॉन मोड को 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 जालकों को व्युत्क्रम असममिति (पीला कोर क्षेत्र) और व्युत्क्रम सममिति (सियान क्लैडिंग क्षेत्र) के साथ इंटरफेस करके किया जाता है।
इन स्रोतों को बनाने के लिए, एक शर्त फोटॉन या इलेक्ट्रॉन भाग में दो विपरीत स्पिन अवस्थाओं के बीच स्पिन डिजनरेसी को खत्म करना है। यह आमतौर पर फैराडे या ज़ीमन प्रभाव के तहत एक चुंबकीय क्षेत्र को लागू करके प्राप्त किया जाता है, हालांकि इन तरीकों के लिए आमतौर पर एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र की आवश्यकता होती है और एक माइक्रोसोर्स का उत्पादन नहीं किया जा सकता है। एक और आशाजनक दृष्टिकोण एक ज्यामितीय कैमरा प्रणाली पर आधारित है जो गति अंतरिक्ष में फोटॉनों की स्पिन-विभाजित अवस्थाओं को उत्पन्न करने के लिए एक कृत्रिम चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करता है।
दुर्भाग्य से, स्पिन स्प्लिट अवस्थाओं के पिछले अवलोकनों ने कम-द्रव्यमान कारक प्रसार मोड पर बहुत अधिक भरोसा किया है, जो स्रोतों के स्थानिक और लौकिक सुसंगतता पर प्रतिकूल प्रतिबंध लगाते हैं। यह दृष्टिकोण ब्लॉकी लेजर-गेन सामग्रियों की स्पिन-नियंत्रित प्रकृति से भी बाधित है, जिसका उपयोग सक्रिय रूप से नियंत्रित करने के लिए आसानी से नहीं किया जा सकता है या नहीं किया जा सकता है।प्रकाश स्रोत, विशेष रूप से कमरे के तापमान पर चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति में।
उच्च-क्यू स्पिन-विभाजन अवस्थाओं को प्राप्त करने के लिए, शोधकर्ताओं ने विभिन्न सममितियों के साथ फोटोनिक स्पिन जालक का निर्माण किया, जिसमें व्युत्क्रम विषमता वाला एक कोर और एक व्युत्क्रम सममित लिफ़ाफ़ा शामिल है जो WS2 एकल परत के साथ एकीकृत है, ताकि पार्श्व रूप से विवश स्पिन घाटियों का निर्माण किया जा सके। शोधकर्ताओं द्वारा उपयोग की जाने वाली मूल व्युत्क्रम असममित जाली में दो महत्वपूर्ण गुण हैं।
नियंत्रणीय स्पिन-निर्भर पारस्परिक जाली वेक्टर, जो विषम अनिसोट्रोपिक नैनोपोरस के ज्यामितीय चरण अंतरिक्ष भिन्नता के कारण होता है। यह वेक्टर स्पिन गिरावट बैंड को गति अंतरिक्ष में दो स्पिन-ध्रुवीकृत शाखाओं में विभाजित करता है, जिसे फोटोनिक रशबर्ग प्रभाव के रूप में जाना जाता है।
सातत्य में उच्च Q सममित (अर्ध) बंधित अवस्थाओं की एक जोड़ी, अर्थात् स्पिन विभाजन शाखाओं के किनारे पर ±K (ब्रिलोइन बैंड कोण) फोटॉन स्पिन घाटियाँ, समान आयामों का एक सुसंगत सुपरपोजिशन बनाती हैं।
प्रोफेसर कोरेन ने कहा: "हमने WS2 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 इसे घाटी इलेक्ट्रॉनों में वैकल्पिक सूचना वाहक के रूप में बड़े पैमाने पर अध्ययन किया गया है। विशेष रूप से, उनके ±K 'वैली एक्साइटन (जो प्लेनर स्पिन-ध्रुवीय द्विध्रुवीय उत्सर्जकों के रूप में विकिरण करते हैं) घाटी तुलना चयन नियमों के अनुसार स्पिन-ध्रुवीय प्रकाश द्वारा चुनिंदा रूप से उत्तेजित हो सकते हैं, इस प्रकार चुंबकीय रूप से मुक्त स्पिन को सक्रिय रूप से नियंत्रित कर सकते हैं।ऑप्टिकल स्रोत.
एकल-परत एकीकृत स्पिन वैली माइक्रोकैविटी में, ±K 'वैली एक्साइटन को ध्रुवीकरण मिलान द्वारा ±K स्पिन वैली अवस्था से जोड़ा जाता है, और कमरे के तापमान पर स्पिन एक्साइटन लेजर को मजबूत प्रकाश प्रतिक्रिया द्वारा महसूस किया जाता है। उसी समय,लेज़रतंत्र प्रारंभिक चरण-स्वतंत्र ±K 'वैली एक्साइटॉन को सिस्टम की न्यूनतम हानि स्थिति का पता लगाने और ±K स्पिन वैली के विपरीत ज्यामितीय चरण के आधार पर लॉक-इन सहसंबंध को फिर से स्थापित करने के लिए प्रेरित करता है।
इस लेज़र तंत्र द्वारा संचालित घाटी समरूपता आंतरायिक प्रकीर्णन के निम्न तापमान दमन की आवश्यकता को समाप्त करती है। इसके अलावा, रश्बा मोनोलेयर लेज़र की न्यूनतम हानि स्थिति को रैखिक (वृत्ताकार) पंप ध्रुवीकरण द्वारा संशोधित किया जा सकता है, जो लेज़र की तीव्रता और स्थानिक समरूपता को नियंत्रित करने का एक तरीका प्रदान करता है।”
प्रोफेसर हसमैन बताते हैं: "प्रकट हुआफोटोनिकस्पिन वैली रश्बा प्रभाव सतह-उत्सर्जक स्पिन ऑप्टिकल स्रोतों के निर्माण के लिए एक सामान्य तंत्र प्रदान करता है। एकल-परत एकीकृत स्पिन वैली माइक्रोकैविटी में प्रदर्शित वैली कोहेरेंस हमें क्यूबिट के माध्यम से ±K 'वैली एक्साइटन के बीच क्वांटम सूचना उलझाव को प्राप्त करने के एक कदम करीब लाता है।
लंबे समय से, हमारी टीम स्पिन ऑप्टिक्स विकसित कर रही है, जिसमें विद्युत चुम्बकीय तरंगों के व्यवहार को नियंत्रित करने के लिए फोटॉन स्पिन का उपयोग एक प्रभावी उपकरण के रूप में किया जाता है। 2018 में, दो-आयामी सामग्रियों में घाटी छद्म-स्पिन से प्रेरित होकर, हमने चुंबकीय क्षेत्रों की अनुपस्थिति में परमाणु-पैमाने के स्पिन ऑप्टिकल स्रोतों के सक्रिय नियंत्रण की जांच करने के लिए एक दीर्घकालिक परियोजना शुरू की। हम एकल घाटी एक्साइटन से सुसंगत ज्यामितीय चरण प्राप्त करने की समस्या को हल करने के लिए गैर-स्थानीय बेरी चरण दोष मॉडल का उपयोग करते हैं।
हालांकि, एक्साइटन के बीच एक मजबूत सिंक्रोनाइजेशन तंत्र की कमी के कारण, रशुबा सिंगल-लेयर लाइट सोर्स में कई वैली एक्साइटन का मौलिक सुसंगत सुपरपोजिशन जो हासिल किया गया है, वह अनसुलझा है। यह समस्या हमें उच्च क्यू फोटॉनों के रशुबा मॉडल के बारे में सोचने के लिए प्रेरित करती है। नए भौतिक तरीकों को विकसित करने के बाद, हमने इस पेपर में वर्णित रशुबा 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।