ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की एक नई दुनिया

एक नई दुनियाऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों

टेक्नियन-इज़राइल इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के शोधकर्ताओं ने एक सुसंगत नियंत्रित स्पिन विकसित किया हैऑप्टिकल लेजरएकल परमाण्विक परत पर आधारित। यह खोज एकल परमाण्विक परत और क्षैतिज रूप से बंधित फोटोनिक स्पिन जालक के बीच सुसंगत स्पिन-निर्भर अंतःक्रिया द्वारा संभव हुई, जो सातत्य में बंधी अवस्थाओं वाले फोटॉनों के रशाबा-प्रकार के स्पिन विभाजन के माध्यम से एक उच्च-Q 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 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 के विकास 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 इंटरफेस करके किया जाता है।
इन स्रोतों के निर्माण के लिए, एक पूर्वापेक्षा फोटॉन या इलेक्ट्रॉन भाग में दो विपरीत स्पिन अवस्थाओं के बीच स्पिन ह्रास को समाप्त करना है। यह आमतौर पर फैराडे या ज़ीमन प्रभाव के तहत एक चुंबकीय क्षेत्र लगाकर प्राप्त किया जाता है, हालाँकि इन विधियों के लिए आमतौर पर एक प्रबल चुंबकीय क्षेत्र की आवश्यकता होती है और ये एक सूक्ष्म स्रोत उत्पन्न नहीं कर सकते। एक अन्य आशाजनक दृष्टिकोण एक ज्यामितीय कैमरा प्रणाली पर आधारित है जो संवेग स्थान में फोटॉनों की स्पिन-विभाजित अवस्थाएँ उत्पन्न करने के लिए एक कृत्रिम चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करता है।
दुर्भाग्य से, स्पिन विभाजन अवस्थाओं के पिछले अवलोकन निम्न-द्रव्यमान कारक प्रसार विधियों पर अत्यधिक निर्भर रहे हैं, जो स्रोतों की स्थानिक और लौकिक सुसंगतता पर प्रतिकूल प्रतिबंध लगाते हैं। यह दृष्टिकोण ब्लॉकी लेज़र-गेन पदार्थों की स्पिन-नियंत्रित प्रकृति से भी बाधित है, जिसका उपयोग सक्रिय रूप से नियंत्रित करने के लिए नहीं किया जा सकता है या आसानी से नहीं किया जा सकता है।प्रकाश स्रोत, विशेष रूप से कमरे के तापमान पर चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति में।
उच्च-Q स्पिन-विभाजन अवस्थाएँ प्राप्त करने के लिए, शोधकर्ताओं ने विभिन्न सममितियों वाली फोटोनिक स्पिन जालकियाँ निर्मित कीं, जिनमें व्युत्क्रम असममिति वाला एक कोर और WS2 एकल परत के साथ एकीकृत एक व्युत्क्रम सममित आवरण शामिल था, जिससे पार्श्वतः प्रतिबंधित स्पिन घाटियाँ उत्पन्न हुईं। शोधकर्ताओं द्वारा प्रयुक्त मूल व्युत्क्रम असममित जालक के दो महत्वपूर्ण गुण हैं।
इनसे बने विषमांगी अनिसोट्रोपिक नैनोपोरस के ज्यामितीय प्रावस्था स्थान परिवर्तन के कारण उत्पन्न नियंत्रणीय स्पिन-निर्भर व्युत्क्रम जाली सदिश। यह सदिश स्पिन ह्रास बैंड को संवेग स्थान में दो स्पिन-ध्रुवीकृत शाखाओं में विभाजित करता है, जिसे फोटोनिक रशबर्ग प्रभाव कहते हैं।
सातत्य में उच्च Q सममित (अर्ध) बंधित अवस्थाओं की एक जोड़ी, अर्थात् स्पिन विभाजन शाखाओं के किनारे पर ±K (ब्रिलॉइन बैंड कोण) फोटॉन स्पिन घाटियाँ, समान आयामों का एक सुसंगत सुपरपोजिशन बनाती हैं।
प्रोफ़ेसर 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 घाटी इलेक्ट्रॉनों में एक वैकल्पिक सूचना वाहक के रूप में इसका व्यापक अध्ययन किया गया है। विशेष रूप से, उनके ±K 'घाटी एक्साइटॉन (जो समतल स्पिन-ध्रुवीकृत द्विध्रुवीय उत्सर्जकों के रूप में विकीर्ण होते हैं) घाटी तुलना चयन नियमों के अनुसार स्पिन-ध्रुवीकृत प्रकाश द्वारा चुनिंदा रूप से उत्तेजित हो सकते हैं, इस प्रकार एक चुंबकीय रूप से मुक्त स्पिन को सक्रिय रूप से नियंत्रित कर सकते हैं।ऑप्टिकल स्रोत.
एकल-परत एकीकृत स्पिन वैली माइक्रोकैविटी में, ±K 'वैली एक्साइटॉन ध्रुवीकरण मिलान द्वारा ±K स्पिन वैली अवस्था से युग्मित होते हैं, और कमरे के तापमान पर स्पिन एक्साइटॉन लेज़र को प्रबल प्रकाश प्रतिपुष्टि द्वारा साकार किया जाता है। साथ ही,लेज़रतंत्र प्रारंभिक चरण-स्वतंत्र ±K 'घाटी एक्साइटन्स को 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 प्रेरित करता है।
इस लेज़र तंत्र द्वारा संचालित घाटी सुसंगति, आंतरायिक प्रकीर्णन के निम्न तापमान दमन की आवश्यकता को समाप्त कर देती है। इसके अतिरिक्त, रश्बा मोनोलेयर लेज़र की न्यूनतम हानि अवस्था को रैखिक (वृत्ताकार) पंप ध्रुवीकरण द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है, जो लेज़र की तीव्रता और स्थानिक सुसंगति 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 हेतु एक सामान्य क्रियाविधि प्रदान करता है। एकल-परत एकीकृत स्पिन वैली माइक्रोकैविटी में प्रदर्शित वैली कोहेरेंस हमें क्यूबिट्स के माध्यम से ±K' वैली एक्साइटॉन्स के बीच क्वांटम सूचना उलझाव प्राप्त करने के एक कदम और करीब लाता 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 करते हुए स्पिन ऑप्टिक्स विकसित कर रही 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 जाँच के लिए एक दीर्घकालिक परियोजना शुरू की। हम एकल वैली एक्साइटॉन से सुसंगत ज्यामितीय कला प्राप्त करने की समस्या को हल करने के लिए गैर-स्थानीय बेरी कला दोष मॉडल का उपयोग करते हैं।
हालाँकि, एक्साइटॉन्स के बीच एक मज़बूत समन्वय तंत्र के अभाव के कारण, रशुबा एकल-परत प्रकाश स्रोत में बहु-घाटी एक्साइटॉन्स का मूलभूत सुसंगत अध्यारोपण, जो प्राप्त किया गया था, अभी तक अनसुलझा है। यह समस्या हमें उच्च-क्षमता वाले फोटॉनों के रशुबा मॉडल के बारे में सोचने के लिए प्रेरित करती है। नई भौतिक विधियों का आविष्कार करने के बाद, हमने इस पत्र में वर्णित रशुबा एकल-परत लेज़र को कार्यान्वित 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।