א נייַע וועלט פון אָפּטאָילעקטראָניק דעוויסעס

א נייע וועלט פוןאָפּטאָעלעקטראָניק דעוויסעס

רעסעאַרטשערס אין טעכניון-ישראל אינסטיטוט פון טעכנאָלאָגיע האָבן דעוועלאָפּעד אַ קאָוכיראַנטלי קאַנטראָולד ספּיןאָפּטיש לאַזערבאזירט אויף אַ איין אַטאָמישע שיכטע. די ופדעקונג איז געווען מעגלעך דורך אַ קאָוכיראַנט ספּין-אָפענגיק ינטעראַקשאַן צווישן אַ איין אַטאָמישע שיכטע און אַ כאָריזאַנטאַלי קאַנסטריינד פאָטאָניק ומדריי לאַטאַס, וואָס שטיצט אַ הויך-Q ומדריי טאָל דורך ראַשאַבאַ-טיפּ ספּין ספּליטינג פון פאָטאָנס פון געבונדן שטאַטן אין די קאַנטיניויישאַן.
דער רעזולטאַט, ארויס אין נאַטור מאַטעריאַלס און כיילייטיד אין זיין פאָרשונג קורץ, פּאַוועס דעם וועג פֿאַר די לערנען פון קאָוכיראַנט ספּין-פֿאַרבונדענע דערשיינונגען אין קלאסישע אוןקוואַנטום סיסטעמען, און אָפּענס נייַע אַוואַנוז פֿאַר פונדאַמענטאַל פאָרשונג און אַפּלאַקיישאַנז פון עלעקטראָן און פאָטאָן ספּין אין אָפּטאָעלעקטראָניק דעוויסעס. די ספּין אָפּטיש מקור קאַמביינז די פאָטאָן מאָדע מיט די עלעקטראָן יבערגאַנג, וואָס גיט אַ מעטאָד צו לערנען די ספּין אינפֿאָרמאַציע וועקסל צווישן עלעקטראָנס און פאָטאָנס און אַנטוויקלען אַוואַנסירטע אָפּטאָילעקטראָניק דעוויסעס.

ספּין וואַלי אָפּטיש מיקראָקאַוויטיז זענען קאַנסטראַקטאַד דורך ינטערפייסינג פאָטאָניק ומדריי לאַטאַס מיט ינווערזשאַן אַסיממעטרי (געל האַרץ געגנט) און ינווערזשאַן סימעטריע (סיאַן קלאַדדינג געגנט).
אין סדר צו בויען די קוואלן, אַ פּרירעקוואַזאַט איז צו עלימינירן די ספּין דידזשענעראַסי צווישן צוויי פאַרקערט ספּין שטאַטן אין די פאָטאָן אָדער עלעקטראָן טייל. דאָס איז יוזשאַוואַלי דערגרייכט דורך אַפּלייינג אַ מאַגנעטיק פעלד אונטער אַ Faraday אָדער Zeeman ווירקונג, כאָטש די מעטהאָדס יוזשאַוואַלי דאַרפן אַ שטאַרק מאַגנעטיק פעלד און קענען נישט פּראָדוצירן אַ מיקראָסאָול. אן אנדער פּראַמאַסינג צוגאַנג איז באזירט אויף אַ דזשיאַמעטריק אַפּאַראַט סיסטעם וואָס ניצט אַ קינסטלעך מאַגנעטיק פעלד צו דזשענערייט ספּין-שפּאַלטן שטאַטן פון פאָטאָנס אין מאָמענטום פּלאַץ.
צום באַדויערן, פרייַערדיק אַבזערוויישאַנז פון ספּין שפּאַלטן שטאַטן האָבן רילייד שווער אויף נידעריק-מאַסע פאַקטאָר פּראַפּאַגיישאַן מאָדעס, וואָס אָנטאָן אַדווערס קאַנסטריינץ אויף די ספּיישאַל און טעמפּעראַל קאָוכיראַנס פון קוואלן. דער צוגאַנג איז אויך כאַמפּערד דורך די ספּין-קאַנטראָולד נאַטור פון בלאָקיק לאַזער-געווינען מאַטעריאַלס, וואָס קענען ניט אָדער קענען נישט לייכט זיין געוויינט צו אַקטיוולי קאָנטראָלירן.ליכט קוואלן, ספּעציעל אין דער אַוועק פון מאַגנעטיק פעלדער אין צימער טעמפּעראַטור.
צו דערגרייכן הויך-Q ספּין-ספּליטינג שטאַטן, די ריסערטשערז קאַנסטראַקטאַד פאָטאָניק ספּין לאַטאַסאַז מיט פאַרשידענע סימעטריעס, אַרייַנגערעכנט אַ האַרץ מיט ינווערזשאַן אַסיממעטרי און אַן ינווערזשאַן סיממעטריק קאָנווערט ינאַגרייטיד מיט אַ WS2 איין שיכטע, צו פּראָדוצירן לאַטעראַל קאַנסטריינד ספּין וואַליז. די גרונט פאַרקערט אַסיממעטריק לאַטאַס געניצט דורך די ריסערטשערז האט צוויי וויכטיק פּראָפּערטיעס.
די קאַנטראָולאַבאַל ספּין-אָפענגיק קעגנצייַטיק לאַטאַס וועקטאָר געפֿירט דורך די דזשיאַמעטריק פאַסע פּלאַץ ווערייישאַן פון די כעטעראַדזשיניאַס אַניסאָטראָפּיק נאַנאָפּאָראָוס קאַמפּאָוזד פון זיי. דער וועקטאָר ספּליץ די ספּין דערנידעריקונג באַנד אין צוויי ספּין-פּאָולערייזד צווייגן אין מאָמענטום פּלאַץ, באקאנט ווי די פאָטאָניק רושבערג ווירקונג.
א פּאָר פון הויך ק סיממעטריק (קוואַסי) געבונדן שטאַטן אין די קאַנטיניויישאַן, ניימלי ± ק (בריללאָין באַנד ווינקל) פאָטאָן ספּין וואַליז בייַ די ברעג פון ספּין ספּליטינג צווייגן, פאָרעם אַ קאָוכיראַנט סופּערפּאָסיטיאָן פון גלייַך אַמפּליטודז.
פּראָפעסאָר קאָרען האָט באַמערקט: "מיר האָבן גענוצט די WS2 מאַנאַלידעס ווי די געווינס מאַטעריאַל ווייַל די דירעקט באַנד-ריס יבערגאַנג מעטאַל דיסולפידע האט אַ יינציק טאָל פּסעוודאָ-שפּין און איז געווען יקסטענסיוולי געלערנט ווי אַן אָלטערנאַטיוו אינפֿאָרמאַציע טרעגער אין טאָל עלעקטראָנס. ספּאַסיפיקלי, זייער ± ק 'טאָל יקסייטאַנז (וואָס שטראַלן אין די פאָרעם פון פּלאַנער ספּין-פּאָולערייזד דיפּאָולע עמיטטערס) קענען זיין סאַלעקטיוולי יקסייטאַד דורך ספּין-פּאָולערייזד ליכט לויט די וואַלי פאַרגלייַך סעלעקציע כּללים, אַזוי אַקטיוולי קאַנטראָולינג אַ מאַגנעטיקלי פריי ספּין.אָפּטיש מקור.
אין אַ איין-שיכטע ינאַגרייטיד ספּין טאָל מיקראָקאַוואַטי, די ± ק 'טאָל יקסייטאַנז זענען קאַפּאַלד צו די ± ק ומדריי טאָל שטאַט דורך פּאָולעראַזיישאַן וואָס ריכטן זיך, און די ספּין עקססיטאָן לאַזער אין צימער טעמפּעראַטור איז איינגעזען דורך שטאַרק ליכט באַמערקונגען. אין דער זעלביקער צייַט, דילאַזערמעקאַניזאַם דרייווז די טכילעס פאַסע-פרייַ ± ק 'טאָל יקסייטאַנז צו געפֿינען די מינימום אָנווער שטאַט פון די סיסטעם און שייַעך-פאַרלייגן די שלאָס-אין קאָראַליישאַן באזירט אויף די דזשיאַמעטריק פאַסע פאַרקערט די ± ק ספּין טאָל.
וואַלי קאָוכיראַנס געטריבן דורך דעם לאַזער מעקאַניזאַם ילימאַנייץ די נויט פֿאַר נידעריק טעמפּעראַטור סאַפּרעשאַן פון ינטערמיטאַנט צעוואָרפן. אין דערצו, די מינימום אָנווער שטאַט פון די רשב"אַ מאָנאָלייַער לאַזער קענען זיין מאַדזשאַלייטיד דורך לינעאַר (קייַלעכיק) פּאָמפּע פּאָולעראַזיישאַן, וואָס גיט אַ וועג צו קאָנטראָלירן לאַזער ינטענסיטי און ספּיישאַל קאָוכיראַנס.
פּראָפעסאָר האַסמאַן דערקלערט: “דער אַנטפּלעקטפאָטאָניקספּין וואַלי ראַשבאַ ווירקונג גיט אַ גענעראַל מעקאַניזאַם פֿאַר קאַנסטראַקטינג ייבערפלאַך-ימיטינג ספּין אָפּטיש קוואלן. די טאָל קאָוכיראַנס דעמאַנסטרייטיד אין אַ איין-שיכטע ינאַגרייטיד ספּין טאָל מיקראָקאַוואַטי ברענגט אונדז איין שריט נעענטער צו דערגרייכן קוואַנטום אינפֿאָרמאַציע ענטאַנגגאַלמאַנט צווישן ± ק 'טאָל יקסייטאַנז דורך קווביץ.
פֿאַר אַ לאַנג צייַט, אונדזער מאַנשאַפֿט איז דעוועלאָפּינג ספּין אָפּטיקס, ניצן פאָטאָן ספּין ווי אַ עפעקטיוו געצייַג פֿאַר קאַנטראָולינג די נאַטור פון ילעקטראָומאַגנעטיק כוואליעס. אין 2018, ינטריגד דורך די טאָל פּסעוודאָ-ומדריי אין צוויי-דימענשאַנאַל מאַטעריאַלס, מיר אנגעהויבן אַ לאַנג-טערמין פּרויעקט צו פאָרשן די אַקטיוו קאָנטראָל פון אַטאָמישע-וואָג ספּין אָפּטיש קוואלן אין דער אַוועק פון מאַגנעטיק פעלדער. מיר נוצן די ניט-היגע בערי פאַסע כיסאָרן מאָדעל צו סאָלווע די פּראָבלעם פון באקומען קאָוכיראַנט דזשיאַמעטריק פאַסע פֿון אַ איין טאָל עקססיטאָן.
אָבער, ווייַל פון די פעלן פון אַ שטאַרק סינגקראַנאַזיישאַן מעקאַניזאַם צווישן עקסיטאָנס, די פונדאַמענטאַל קאָוכיראַנט סופּערפּאַזישאַן פון קייפל טאָל עקסיטאָנס אין די ראַשובאַ איין-שיכטע ליכט מקור וואָס איז אַטשיווד בלייבט אַנסאַלווד. דער פּראָבלעם ינספּירז אונדז צו טראַכטן וועגן די ראַשובאַ מאָדעל פון הויך ק פאָוטאַנז. נאָך כידעש נייַ גשמיות מעטהאָדס, מיר האָבן ימפּלאַמענאַד די ראַשובאַ איין-שיכטע לאַזער דיסקרייבד אין דעם פּאַפּיר.
דער דערגרייה פּאַוועס דעם וועג פֿאַר די לערנען פון קאָוכיראַנט ומדריי קאָראַליישאַן דערשיינונגען אין קלאסישע און קוואַנטום פעלדער, און אָפּענס אַ נייַע וועג פֿאַר די יקערדיק פאָרשונג און נוצן פון ספּינטראָניק און פאָטאָניק אָפּטאָילעקטראָניק דעוויסעס.