Tógann Iosrael Léasair Spin-optaice Comhtháite, Inrialaithe ar scála Adamhach

Le déanaí, tá taighdeoirí ag Institiúid Teicneolaíochta Technion-Iosrael (TI) ag brú ar theorainneacha réimse na léasair spin-optúil trí léasair spin-optaice comhleanúnach agus inrialaithe a chruthú bunaithe ar shraith adamhach aonair de disulfide tungstain (WS2).
Tá an dul chun cinn atá déanta acu i léasair spin-optúla ag oscailt réimse spéise nua do thaighde bunúsacha agus do ghléasanna optoelectronic trí úsáid a bhaint as spins leictreon agus fótóin.
Dúirt Kexiu Rong, scoláire iardhochtúireachta a bhí i gceannas ar an taighde, “In 2018, bhí spéis againn sna pseudo-spins ghleann in ábhair dhéthoiseacha (2D), a mheastar a bheith ina n-iompróirí malartacha faisnéise ar nós muirear leictreon. agus casadh, agus tá siad á iniúchadh go forleathan don chéad ghlúin eile de ghléasanna leictreonacha ghleann."
Thángthas ar chomhoibriú le grúpa mór comhghleacaithe ón tSaotharlann um Fhótónaic ar Scála Adamhach, Saotharlann na nÁbhar agus na bhFeistí Nanaleictreonacha ag Institiúid Teicneolaíochta Technion-Iosrael (TI) agus Ollscoil Tel Aviv.
Is réimse geallta don ríomhaireacht chandamach é Valleytronics, ina sreabhann leictreoin trí laitís leathsheoltóra déthoiseach i bhfoirm tonnta le dhá ghleann leictreonacha ar leith. Cruinníonn leictreoin spreagúla i ngleann amháin agus faigheann siad innéacs gleann (-K′ nó K′), ar féidir a úsáid chun 1 nó 0 a léiriú chun faisnéis a ionchódú.
Léasair spin-optaice
Comhcheanglaíonn léasair spin-optúla modhanna fótóin (modhanna intreacha cuas) agus léimeanna leictreon (astú ó ábhar gnóthachain), ag soláthar slí chun iniúchadh a dhéanamh ar mhalartú faisnéise casadh idir leictreoin agus fótóin agus chun ardfheistí optoelectronic a fhorbairt.
"Chun modhanna scoilteadh fótóinic ardcháilíochta a fháil, rinneamar laitísí casadh fótónacha le hairíonna siméadrachta éagsúla, a chomhréiteach croí frith-neamhshiméadrach agus cumhdach frithshiméadrach atá comhtháite le monolayer WS2 chun stáit ghleann casadh tras-teoranta a chruthú," a dúirt Rong, ag cur leis gur "analóg fhótónacha iad an dá laitís de laitíse casadh leictreonacha ordaithe arna múnlú ag nanastruchtúir anisotrópacha agus neamhéide."
Nóta: Is éard atá i micrea-cavity optúil an spin-ghleann ná meascán de laitís casadh fótóineach frith-neamhshiméadrach (croí-réigiún buí) agus frithshiméadrach (réigiún cumhdaigh glas-gorm). Is féidir le scoilteadh casadh de chineál Rashba ar stáit fhuaimiúla i meán leanúnach srian a chur go roghnach agus go cliathánach ar na stáit casadh-ghleann fótónach atá ag teacht chun cinn d’athshondais ard-q laistigh den chroílár. Déantar léasair spin-polaraithe atá inrialaithe go comhleanúnach (léasanna dearga agus gorma) a tháirgeadh trí excitation gleann i disulfide tungstain.
Tá dhá airí thábhachtacha ag an laitís neamhshiméadrach inbhéartach bhunúsach: ar dtús, tá veicteoir laitíse inbhéarta inbhéartach éasca le casadh-spleách aige mar gheall ar a chomhdhéanamh nanapóraí ainisotrópacha neamh-aonfhoirmeacha le céimeanna céimseatúla atá éagsúil ó thaobh spáis de. Roinneann an veicteoir seo banna casadh-simplí ina dhá bhrainse spin-polarized sa spás móiminteam, ie, an éifeacht fótónach Rashba.
Ar an dara dul síos, faightear péire stát faoi cheangal siméadrach (quasi-) ardcháilíochta, nó ±K (uillinn chrios Brillouin) stáit ghleanna fótónacha casadh, ag imill bhanna na gcraobhacha scoilte. Is “stáit faoi cheangal” an dá stát scoilte seo sa chontanam toisc go bhfuil siad teoranta go mór sa spás mar gheall ar an neamhréir siméadrachta idir a réimsí iomadúcháin gar agus amach. Cruthaíonn an dá stát seo forshuíomh comhleanúnach ar stáit a bhfuil aimplitiúid chomhionann acu.
Dúirt an tOllamh Elad Koren, ceann na Saotharlainne um Ábhair Nanoleictreonacha agus Forbartha, "Chun léimeanna leictreoin in-rialaithe le casadh a fháil, d'úsáideamar monolayer WS2 mar ábhar gnóthachain, toisc go bhfuil pseudo-spin ghleann uathúil ag an disulfide miotail trasdula bandgap díreach seo, a ndearnadh imscrúdú forleathan air mar iompróir faisnéise malartach do leictreoin ghleann."
Ceann de na príomhchúiseanna le hobair na foirne is ea gur réitigh siad an dúshlán a bhaineann le simplíocht casadh a bhaint as foinsí solais comhleanúnacha trí dhíriú ar dhearadh na modhanna fótóinic agus ar rogha an ábhair ghnóthachain mhonasraithe, in éagmais réimse maighnéadach agus seomra. teocht.
B’fhéidir gurb é an ghné is iontaí d’obair na foirne ná go dtéann sé i bhfad níos faide ná monarú léasair monolayer, dúirt Hasman, “Tá ár meicníocht léasair mar thoradh ar chomhleanúnachas ghleann fada-iarrtha laistigh den monolayer WS2, gan crióiginí, agus leis an déine léasair agus comhleanúnachas spásúil arna rialú ag polaraíochtaí caidéil éagsúla."
Thiomáin meicníocht lasaithe na foirne na excitons gleann ±K chun staid chaillteanais íosta an chórais a aimsiú, rud a thug deis dóibh comhghaolta glasála a athbhunú bunaithe ar na céimeanna geoiméadracha os coinne na stáit spin-ghleann ±K.
"Cuireann an comhchuibheas gleann seo atá faoi thiomáint ag meicníocht léasair deireadh leis an ngá atá le scaipeadh idir-ghleann a shochtadh ar theocht íseal," a dúirt Hasman, "Ina theannta sin, is féidir staid chaillteanais íosta an monolayer Rashba a thiúnadh (cur isteach) le líneach (ciorclach). ) polarú caidéil, a sholáthraíonn modh chun déine léasair a rialú agus cuireann comhtháthú spásúil bealach ar fáil chun déine léasair agus comhleanúnachas spásúil a rialú."