ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ పరికరాల కొత్త ప్రపంచం

ఒక కొత్త ప్రపంచంఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలు

టెక్నియన్-ఇజ్రాయెల్ ఇన్స్టిట్యూట్ ఆఫ్ టెక్నాలజీ పరిశోధకులు ఒక పొందికగా నియంత్రించబడిన స్పిన్‌ను అభివృద్ధి చేశారుఆప్టికల్ లేజర్ఒకే పరమాణు పొర ఆధారంగా. ఈ ఆవిష్కరణ ఒకే పరమాణు పొర మరియు క్షితిజ సమాంతరంగా పరిమితం చేయబడిన ఫోటోనిక్ స్పిన్ లాటిస్ మధ్య పొందికైన స్పిన్-ఆధారిత పరస్పర చర్య ద్వారా సాధ్యమైంది, ఇది నిరంతరాయంలో బౌండ్ స్టేట్స్ యొక్క ఫోటాన్ల రషాబా-రకం స్పిన్ విభజన ద్వారా అధిక-Q స్పిన్ వ్యాలీకి మద్దతు ఇస్తుంది.
నేచర్ మెటీరియల్స్‌లో ప్రచురించబడిన మరియు దాని పరిశోధన సంక్షిప్త వివరణలో హైలైట్ చేయబడిన ఫలితం, క్లాసికల్ మరియుక్వాంటం వ్యవస్థలు, మరియు ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ పరికరాల్లో ఎలక్ట్రాన్ మరియు ఫోటాన్ స్పిన్ యొక్క ప్రాథమిక పరిశోధన మరియు అనువర్తనాలకు కొత్త మార్గాలను తెరుస్తుంది. స్పిన్ ఆప్టికల్ మూలం ఫోటాన్ మోడ్‌ను ఎలక్ట్రాన్ పరివర్తనతో మిళితం చేస్తుంది, ఇది ఎలక్ట్రాన్లు మరియు ఫోటాన్‌ల మధ్య స్పిన్ సమాచార మార్పిడిని అధ్యయనం చేయడానికి మరియు అధునాతన ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలను అభివృద్ధి చేయడానికి ఒక పద్ధతిని అందిస్తుంది.

స్పిన్ వ్యాలీ ఆప్టికల్ మైక్రోకావిటీలను ఫోటోనిక్ స్పిన్ లాటిస్‌లను ఇన్వర్షన్ అసిమెట్రీ (పసుపు కోర్ ప్రాంతం) మరియు ఇన్వర్షన్ సిమెట్రీ (సియాన్ క్లాడింగ్ ప్రాంతం)తో ఇంటర్‌ఫేస్ చేయడం ద్వారా నిర్మిస్తారు.
ఈ మూలాలను నిర్మించడానికి, ఫోటాన్ లేదా ఎలక్ట్రాన్ భాగంలో రెండు వ్యతిరేక స్పిన్ స్థితుల మధ్య స్పిన్ క్షీణతను తొలగించడం ఒక అవసరం. ఇది సాధారణంగా ఫెరడే లేదా జీమాన్ ప్రభావం కింద అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని వర్తింపజేయడం ద్వారా సాధించబడుతుంది, అయితే ఈ పద్ధతులకు సాధారణంగా బలమైన అయస్కాంత క్షేత్రం అవసరం మరియు మైక్రోసోర్స్‌ను ఉత్పత్తి చేయలేము. మొమెంటం స్పేస్‌లో ఫోటాన్‌ల స్పిన్-స్ప్లిట్ స్థితులను ఉత్పత్తి చేయడానికి కృత్రిమ అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ఉపయోగించే రేఖాగణిత కెమెరా వ్యవస్థపై మరొక ఆశాజనక విధానం ఆధారపడి ఉంటుంది.
దురదృష్టవశాత్తు, స్పిన్ స్ప్లిట్ స్థితుల యొక్క మునుపటి పరిశీలనలు తక్కువ-ద్రవ్యరాశి కారకాల ప్రచార పద్ధతులపై ఎక్కువగా ఆధారపడి ఉన్నాయి, ఇవి మూలాల యొక్క ప్రాదేశిక మరియు తాత్కాలిక పొందికపై ప్రతికూల పరిమితులను విధిస్తాయి. ఈ విధానం బ్లాకీ లేజర్-గెయిన్ పదార్థాల స్పిన్-నియంత్రిత స్వభావం ద్వారా కూడా దెబ్బతింటుంది, వీటిని చురుకుగా నియంత్రించడానికి సులభంగా ఉపయోగించలేము లేదా ఉపయోగించలేముకాంతి వనరులు, ముఖ్యంగా గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద అయస్కాంత క్షేత్రాలు లేనప్పుడు.
అధిక-Q స్పిన్-విభజన స్థితులను సాధించడానికి, పరిశోధకులు విభిన్న సమరూపతలతో ఫోటోనిక్ స్పిన్ లాటిస్‌లను నిర్మించారు, వీటిలో విలోమ అసమానతతో కూడిన కోర్ మరియు WS2 సింగిల్ లేయర్‌తో అనుసంధానించబడిన విలోమ సిమెట్రిక్ ఎన్వలప్ ఉన్నాయి, ఇవి పార్శ్వంగా నిర్బంధించబడిన స్పిన్ వ్యాలీలను ఉత్పత్తి చేస్తాయి. పరిశోధకులు ఉపయోగించే ప్రాథమిక విలోమ అసమాన లాటిస్ రెండు ముఖ్యమైన లక్షణాలను కలిగి ఉంది.
వాటితో కూడిన వైవిధ్య అనిసోట్రోపిక్ నానోపోరస్ యొక్క రేఖాగణిత దశ స్థల వైవిధ్యం వల్ల కలిగే నియంత్రించదగిన స్పిన్-ఆధారిత పరస్పర లాటిస్ వెక్టర్. ఈ వెక్టర్ మొమెంటం స్పేస్‌లో స్పిన్ క్షీణత బ్యాండ్‌ను రెండు స్పిన్-ధ్రువణ శాఖలుగా విభజిస్తుంది, దీనిని ఫోటోనిక్ రష్‌బర్గ్ ప్రభావం అని పిలుస్తారు.
నిరంతరాయంలో అధిక Q సిమెట్రిక్ (క్వాసి) బౌండ్ స్థితుల జత, అవి స్పిన్ స్ప్లిటింగ్ బ్రాంచ్‌ల అంచున ఉన్న ±K (బ్రిల్లౌయిన్ బ్యాండ్ యాంగిల్) ఫోటాన్ స్పిన్ లోయలు, సమాన వ్యాప్తి యొక్క పొందికైన సూపర్‌పొజిషన్‌ను ఏర్పరుస్తాయి.
ప్రొఫెసర్ కోరెన్ ఇలా పేర్కొన్నాడు: “ఈ డైరెక్ట్ బ్యాండ్-గ్యాప్ ట్రాన్సిషన్ మెటల్ డైసల్ఫైడ్ ఒక ప్రత్యేకమైన వ్యాలీ సూడో-స్పిన్‌ను కలిగి ఉంది మరియు వ్యాలీ ఎలక్ట్రాన్‌లలో ప్రత్యామ్నాయ సమాచార వాహకంగా విస్తృతంగా అధ్యయనం చేయబడింది కాబట్టి మేము WS2 మోనోలైడ్‌లను గెయిన్ మెటీరియల్‌గా ఉపయోగించాము. ప్రత్యేకంగా, వాటి ±K 'వ్యాలీ ఎక్సిటాన్‌లను (ప్లానార్ స్పిన్-పోలరైజ్డ్ డైపోల్ ఉద్గారాల రూపంలో ప్రసరిస్తాయి) వ్యాలీ పోలిక ఎంపిక నియమాల ప్రకారం స్పిన్-పోలరైజ్డ్ కాంతి ద్వారా ఎంపిక చేసి ఉత్తేజపరచవచ్చు, తద్వారా అయస్కాంతంగా ఉచిత స్పిన్‌ను చురుకుగా నియంత్రిస్తుంది.ఆప్టికల్ సోర్స్.
సింగిల్-లేయర్ ఇంటిగ్రేటెడ్ స్పిన్ వ్యాలీ మైక్రోకావిటీలో, ±K 'లోయ ఎక్సిటాన్‌లను ధ్రువణ సరిపోలిక ద్వారా ±K స్పిన్ వ్యాలీ స్థితికి కలుపుతారు మరియు గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద స్పిన్ ఎక్సిటాన్ లేజర్ బలమైన కాంతి అభిప్రాయం ద్వారా గ్రహించబడుతుంది. అదే సమయంలో,లేజర్వ్యవస్థ యొక్క కనీస నష్ట స్థితిని కనుగొనడానికి మరియు ±K స్పిన్ వ్యాలీకి ఎదురుగా ఉన్న రేఖాగణిత దశ ఆధారంగా లాక్-ఇన్ సహసంబంధాన్ని తిరిగి స్థాపించడానికి యంత్రాంగం ప్రారంభంలో దశ-స్వతంత్ర ±K 'లోయ ఎక్సిటాన్‌లను నడుపుతుంది.
ఈ లేజర్ యంత్రాంగం ద్వారా నడిచే లోయ సమన్వయం అడపాదడపా చెల్లాచెదురుగా పడటం యొక్క తక్కువ ఉష్ణోగ్రత అణచివేత అవసరాన్ని తొలగిస్తుంది. అదనంగా, రష్బా మోనోలేయర్ లేజర్ యొక్క కనీస నష్ట స్థితిని లీనియర్ (వృత్తాకార) పంప్ ధ్రువణత ద్వారా మాడ్యులేట్ చేయవచ్చు, ఇది లేజర్ తీవ్రత మరియు ప్రాదేశిక సమన్వయాన్ని నియంత్రించడానికి ఒక మార్గాన్ని అందిస్తుంది.
ప్రొఫెసర్ హాస్మాన్ వివరిస్తూ: “బహిర్గతం చేయబడినఫోటోనిక్స్పిన్ వ్యాలీ రష్బా ప్రభావం ఉపరితల-ఉద్గార స్పిన్ ఆప్టికల్ మూలాలను నిర్మించడానికి ఒక సాధారణ యంత్రాంగాన్ని అందిస్తుంది. సింగిల్-లేయర్ ఇంటిగ్రేటెడ్ స్పిన్ వ్యాలీ మైక్రోకావిటీలో ప్రదర్శించబడిన లోయ పొందిక, క్విట్‌ల ద్వారా ±K 'లోయ ఎక్సిటాన్‌ల మధ్య క్వాంటం సమాచార చిక్కును సాధించడానికి మనల్ని ఒక అడుగు దగ్గరగా తీసుకువస్తుంది.
చాలా కాలంగా, మా బృందం విద్యుదయస్కాంత తరంగాల ప్రవర్తనను నియంత్రించడానికి ఫోటాన్ స్పిన్‌ను ప్రభావవంతమైన సాధనంగా ఉపయోగించి స్పిన్ ఆప్టిక్స్‌ను అభివృద్ధి చేస్తోంది. 2018లో, ద్విమితీయ పదార్థాలలో లోయ సూడో-స్పిన్ ద్వారా ఆసక్తి కలిగి, అయస్కాంత క్షేత్రాలు లేనప్పుడు అణు-స్థాయి స్పిన్ ఆప్టికల్ మూలాల క్రియాశీల నియంత్రణను పరిశోధించడానికి మేము దీర్ఘకాలిక ప్రాజెక్ట్‌ను ప్రారంభించాము. ఒకే లోయ ఎక్సిటాన్ నుండి పొందికైన రేఖాగణిత దశను పొందడంలో సమస్యను పరిష్కరించడానికి మేము స్థానికేతర బెర్రీ దశ లోపం నమూనాను ఉపయోగిస్తాము.
అయితే, ఎక్సిటాన్‌ల మధ్య బలమైన సమకాలీకరణ యంత్రాంగం లేకపోవడం వల్ల, రషుబా సింగిల్-లేయర్ లైట్ సోర్స్‌లో బహుళ వ్యాలీ ఎక్సిటాన్‌ల యొక్క ప్రాథమిక కోహెరెంట్ సూపర్‌పొజిషన్ పరిష్కరించబడలేదు. ఈ సమస్య అధిక Q ఫోటాన్‌ల రషుబా మోడల్ గురించి ఆలోచించడానికి మనల్ని ప్రేరేపిస్తుంది. కొత్త భౌతిక పద్ధతులను ఆవిష్కరించిన తర్వాత, ఈ పేపర్‌లో వివరించిన రషుబా సింగిల్-లేయర్ లేజర్‌ను మేము అమలు చేసాము.
ఈ విజయం క్లాసికల్ మరియు క్వాంటం రంగాలలో పొందికైన స్పిన్ సహసంబంధ దృగ్విషయాల అధ్యయనానికి మార్గం సుగమం చేస్తుంది మరియు స్పింట్రోనిక్ మరియు ఫోటోనిక్ ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ పరికరాల ప్రాథమిక పరిశోధన మరియు ఉపయోగం కోసం కొత్త మార్గాన్ని తెరుస్తుంది.