א נייע וועלט פון אָפּטאָעלעקטראָניק דעוויסעס

א נייע וועלט פוןאָפּטאָעלעקטראָניק דעוויסעס

פֿאָרשער בײַם טכניון-ישראל אינסטיטוט פֿאַר טעכנאָלאָגיע האָבן אַנטוויקלט אַ קאָהערענט קאָנטראָלירטן דריי.אָפּטישער לאַזערבאַזירט אויף אַן איינציקער אַטאָמישער שיכט. די ענטדעקונג איז מעגלעך געוואָרן דורך אַ קאָהערענטער ספּין-אָפּהענגיקער אינטעראַקציע צווישן אַן איינציקער אַטאָמישער שיכט און אַ האָריזאָנטאַל באַגרענעצטער פאָטאָנישער ספּין גיטער, וואָס שטיצט אַ הויך-Q ספּין טאָל דורך ראַשאַבאַ-טיפּ ספּין שפּאַלטונג פון פאָטאָנען פון געבונדענע שטאַטן אין דעם קאָנטינעום.
דער רעזולטאַט, פאַרעפֿנטלעכט אין נאַטור מאַטעריאַלן און ארויסגעוויזן אין זיין פאָרשונגס-בריוו, באַפֿלייצט דעם וועג פֿאַר דער שטודיע פֿון קאָהערענטע ספּין-פֿאַרבונדענע דערשיינונגען אין קלאַסישע אוןקוואַנטום סיסטעמען, און עפֿנט נייע וועגן פֿאַר פֿונדאַמענטאַלע פֿאָרשונג און אַפּליקאַציעס פֿון עלעקטראָן און פֿאָטאָן ספּין אין אָפּטאָעלעקטראָנישע דעוויסעס. די ספּין אָפּטישע מקור קאָמבינירט דעם פֿאָטאָן מאָדע מיטן עלעקטראָן איבערגאַנג, וואָס גיט אַ מעטאָד פֿאַר שטודירן דעם ספּין אינפֿאָרמאַציע אויסטויש צווישן עלעקטראָנען און פֿאָטאָנס און אַנטוויקלען פֿאָרגעשריטענע אָפּטאָעלעקטראָנישע דעוויסעס.

ספּין טאָל אָפּטישע מיקראָקאַוויטיז ווערן קאָנסטרואירט דורך צובינדן פאָטאָנישע ספּין לאַטיסאַז מיט ינווערסיע אַסימעטריע (געלע קאָר געגנט) און ינווערסיע סימעטריע (ציאַן קלאַדינג געגנט).
כּדי צו בויען די קוועלער, איז אַ פאָרבעדינגונג צו עלימינירן די ספּין דעגענעראַציע צווישן צוויי פאַרקערטע ספּין שטאַטן אין דעם פאָטאָן אָדער עלעקטראָן טייל. דאָס ווערט געוויינטלעך דערגרייכט דורך אַפּלייינג אַ מאַגנעטישע פעלד אונטער אַ פאַראַדיי אָדער זימאַן ווירקונג, כאָטש די מעטאָדן דאַרפן געוויינטלעך אַ שטאַרק מאַגנעטישע פעלד און קענען נישט פּראָדוצירן אַ מיקראָסאָרס. נאָך אַ פּראַמאַסינג צוגאַנג איז באַזירט אויף אַ געאָמעטרישער קאַמעראַ סיסטעם וואָס ניצט אַ קינסטלעך מאַגנעטישע פעלד צו דזשענערירן ספּין-ספּליט שטאַטן פון פאָטאָנען אין מאָמענטום פּלאַץ.
ליידער, פריערדיגע אבזערוואציעס פון ספּין שפּאַלט שטאַטן האָבן זיך שטאַרק פֿאַרלאָזט אויף נידעריק-מאַסע פאַקטאָר פּראָפּאַגאַציע מאָדעס, וואָס שטעלן נעגאַטיווע באַגרענעצונגען אויף די ספּיישאַל און טעמפּאָראַל קאָוכירענס פון קוועלער. דער צוגאַנג איז אויך געשטערט דורך די ספּין-קאַנטראָולד נאַטור פון בלאָקיק לאַזער-געווינס מאַטעריאַלס, וואָס קענען נישט אָדער קענען נישט לייכט געניצט ווערן צו אַקטיוולי קאָנטראָלירן.ליכט קוועלער, ספּעציעל אין דער אַוועק פון מאַגנעטישע פעלדער ביי צימער טעמפּעראַטור.
כדי צו דערגרייכן הויך-Q ספּין-ספּליטטינג שטאַטן, האָבן די פאָרשער קאָנסטרויִרט פאָטאָנישע ספּין לאַטיסעס מיט פאַרשידענע סימעטריעס, אַרייַנגערעכנט אַ קערן מיט ינווערסיע אַסימעטריע און אַן ינווערסיע סימעטרישע ענוועלאָפּ אינטעגרירט מיט אַ WS2 איין שיכט, צו פּראָדוצירן לאַטעראַל באַגרענעצטע ספּין טאָלן. די גרונטלעכע ינווערסע אַסימעטרישע לאַטיס געניצט דורך די פאָרשער האט צוויי וויכטיקע אייגנשאַפטן.
דער קאנטראלירבארער ספּין-אפהענגיקער רעציפּראָקאַלער גיטער וועקטאָר געפֿירט דורך דער געאמעטרישער פֿאַזע-פּלאַץ וואַריאַציע פֿון דער העטעראָגענער אַניזאָטראָפּישער נאַנאָפּאָרוס צוזאַמענגעשטעלט פֿון זיי. דער וועקטאָר שפּאַלט דעם ספּין דעגראַדאַציע באַנד אין צוויי ספּין-פּאָלאַריזירטע צווייגן אין מאָמענטום-פּלאַץ, באַקאַנט ווי דער פֿאָטאָנישער ראשבערג-עפֿעקט.
א פּאָר הויך Q סימעטרישע (קוואַזי) געבונדענע שטאַטן אין דעם קאָנטינעום, נעמליך ±K (ברילאָוין באַנד ווינקל) פאָטאָן ספּין טאָלן ביים ברעג פון ספּין שפּאַלטנדיקע צווייגן, פֿאָרמען אַ קאָהערענטע סופּערפּאָזיציע פון ​​גלייכע אַמפּליטודן.
פּראָפעסאָר קאָרען האָט באַמערקט: "מיר האָבן גענוצט די WS2 מאָנאָלידן ווי דער געווינס מאַטעריאַל ווייל דאָס דירעקטע באַנד-גאַפּ טראַנזישאַן מעטאַל דיסולפיד האָט אַ יינציקן טאָל פּסעוודאָ-ספּין און איז ברייט שטודירט געוואָרן ווי אַן אַלטערנאַטיווער אינפֿאָרמאַציע טרעגער אין טאָל עלעקטראָנען. ספּעציפֿיש, זייערע ±K 'טאָל עקסיטאָנס (וואָס שטראַלן אין דער פֿאָרעם פֿון פּלאַנאַר ספּין-פּאָלאַריזירטע דיפּאָל עמיטערס) קענען סעלעקטיוו אויפֿגעוועקט ווערן דורך ספּין-פּאָלאַריזירט ליכט לויט טאָל פֿאַרגלייַך סעלעקציע כּללים, אַזוי אַקטיוו קאָנטראָלירן אַ מאַגנעטיש פֿרײַען ספּין.אָפּטישער מקור.
אין אַן איינשיכטיקער אינטעגרירטער ספּין טאָל מיקראָקאַוויטי, די ±K 'טאָל עקסיטאָנס זענען פארבונדן צום ±K ספּין טאָל צושטאַנד דורך פּאָלאַריזאַציע מאַטשינג, און דער ספּין עקסיטאָן לאַזער ביי צימער טעמפּעראַטור ווערט רעאַליזירט דורך שטאַרק ליכט פידבעק. אין דער זעלבער צייט, דילאַזערדער מעכאניזם טרייבט די אנהייב פאזע-אומאפהענגיקע ±K 'טאל עקסיטאָנס צו געפינען דעם מינימום פארלוסט צושטאנד פון דער סיסטעם און איבערשטעלן די לאק-אין קארעלאציע באזירט אויף דער געאמעטרישער פאזע קעגן איבער דעם ±K ספּין טאל.
טאָל קאָהערענץ געטריבן דורך דעם לאַזער מעכאַניזם עלימינירט די נויטווענדיקייט פון נידעריק טעמפּעראַטור סאַפּרעשאַן פון ינטערמיטאַנט סקאַטערינג. אין אַדישאַן, די מינימום אָנווער שטאַט פון די ראַשבאַ מאָנאָלייער לאַזער קענען זיין מאָדולאַטעד דורך לינעאַר (קייַלעכדיק) פּאָמפּע פּאָלאַריזאַציע, וואָס גיט אַ וועג צו קאָנטראָלירן לאַזער אינטענסיטי און ספּיישאַל קאָהערענץ.
פּראָפעסאָר האַסמאַן דערקלערט: "די אַנטפּלעקטעפאָטאָנישדער ספּין טאָל ראַשב"א עפֿעקט גיט אַן אַלגעמיינעם מעכאַניזם פֿאַר קאַנסטרויִרן אויבערפֿלאַך-עמיטירנדיקע ספּין אָפּטישע קוועלער. די טאָל קאָוכירענץ דעמאָנסטרירט אין אַן איינשיכטיקער אינטעגרירטער ספּין טאָל מיקראָקאַוויטי ברענגט אונדז איין שריט נענטער צו דערגרייכן קוואַנטום אינפֿאָרמאַציע פֿאַרפּלעכטונג צווישן ±K 'טאָל עקסיטאָנס דורך קיוביץ.
שוין א לאנגע צייט האט אונזער מאַנשאַפֿט אַנטוויקלט ספּין אָפּטיק, ניצנדיק פאָטאָן ספּין ווי אַן עפעקטיוו געצייַג צו קאָנטראָלירן דאָס נאַטור פון עלעקטראָמאַגנעטישע כוואַליעס. אין 2018, אינטריגירט דורך דעם טאָל פּסעוודאָ-ספּין אין צוויי-דימענסיאָנאַלע מאַטעריאַלן, האָבן מיר אָנגעהויבן אַ לאַנג-טערמין פּראָיעקט צו אויספאָרשן די אַקטיווע קאָנטראָל פון אַטאָמיש-וואָג ספּין אָפּטישע קוועלער אין דער אָפּוועזנהייט פון מאַגנעטישע פעלדער. מיר נוצן דעם נישט-לאָקאַלן בערי פאַזע דעפעקט מאָדעל צו סאָלווען דאָס פּראָבלעם פון באַקומען קאָהערענט געאָמעטרישע פאַזע פון ​​אַן איינציקן טאָל עקסיטאָן.
אבער, צוליב דעם מאנגל פון א שטארקן סינקראניזאציע מעכאניזם צווישן עקסיטאנען, בלייבט די פונדאמענטאלע קאוכערענטע סופערפאזיציע פון ​​קייפל טאל עקסיטאנען אין דער רשובא איין-שיכטיקער ליכט מקור וואס איז דערגרייכט געווארן אומגעלייזט. די פראבלעם אינספירירט אונז צו טראכטן וועגן דעם רשובא מאדעל פון הויך Q פאטאנען. נאכדעם וואס מיר האבן אינוואטירט נייע פיזישע מעטאדן, האבן מיר אימפלעמענטירט דעם רשובא איין-שיכטיקן לאזער וואס ווערט באשריבן אין דעם פאפיר.
די דערגרייכונג באַפֿלייצט דעם וועג פֿאַר דער שטודיע פֿון קאָהערענטע ספּין קאָרעלאַציע דערשיינונגען אין קלאַסישע און קוואַנטום פֿעלדער, און עפֿנט אַ נײַעם וועג פֿאַר דער גרונט־פֿאָרשונג און באַנוץ פֿון ספּינטראָנישע און פֿאָטאָנישע אָפּטאָ־עלעקטראָנישע דעוויסעס.