லேசர்களால் கட்டுப்படுத்தப்படும் வெயில் குவாசிபார்டிகல்களின் அதிவேக இயக்கம் குறித்த ஆய்வில் முன்னேற்றம் ஏற்பட்டுள்ளது.

கட்டுப்படுத்தப்படும் வெயில் குவாசிபார்ட்டிகிள்களின் அதிவேக இயக்கம் குறித்த ஆய்வில் முன்னேற்றம் ஏற்பட்டுள்ளதுலேசர்கள்

சமீபத்திய ஆண்டுகளில், இடவியல் குவாண்டம் நிலைகள் மற்றும் இடவியல் குவாண்டம் பொருட்கள் பற்றிய தத்துவார்த்த மற்றும் சோதனை ஆராய்ச்சி அமுக்கப்பட்ட பொருள் இயற்பியல் துறையில் ஒரு சூடான தலைப்பாக மாறியுள்ளது. பொருள் வகைப்பாட்டின் ஒரு புதிய கருத்தாக, சமச்சீர் போன்ற இடவியல் வரிசை, அமுக்கப்பட்ட பொருள் இயற்பியலில் ஒரு அடிப்படைக் கருத்தாகும். இடவியல் பற்றிய ஆழமான புரிதல் அமுக்கப்பட்ட பொருள் இயற்பியலில் உள்ள அடிப்படை சிக்கல்களுடன் தொடர்புடையது, அதாவது அடிப்படை மின்னணு அமைப்பு போன்றவை.குவாண்டம் கட்டங்கள், குவாண்டம் கட்டங்களில் பல அசைவற்ற தனிமங்களின் குவாண்டம் கட்ட மாற்றங்கள் மற்றும் தூண்டுதல். இடவியல் பொருட்களில், எலக்ட்ரான்கள், ஃபோனான்கள் மற்றும் சுழல் போன்ற பல அளவு சுதந்திரங்களுக்கு இடையிலான இணைப்பு, பொருள் பண்புகளைப் புரிந்துகொள்வதிலும் ஒழுங்குபடுத்துவதிலும் ஒரு தீர்க்கமான பங்கை வகிக்கிறது. வெவ்வேறு தொடர்புகளுக்கு இடையில் வேறுபடுவதற்கும் பொருளின் நிலையை கையாளுவதற்கும் ஒளி தூண்டுதலைப் பயன்படுத்தலாம், மேலும் பொருளின் அடிப்படை இயற்பியல் பண்புகள், கட்டமைப்பு கட்ட மாற்றங்கள் மற்றும் புதிய குவாண்டம் நிலைகள் பற்றிய தகவல்களைப் பெறலாம். தற்போது, ​​ஒளி புலத்தால் இயக்கப்படும் இடவியல் பொருட்களின் மேக்ரோஸ்கோபிக் நடத்தைக்கும் அவற்றின் நுண்ணிய அணு அமைப்பு மற்றும் மின்னணு பண்புகளுக்கும் இடையிலான உறவு ஒரு ஆராய்ச்சி இலக்காக மாறியுள்ளது.

இடவியல் பொருட்களின் ஒளிமின்னழுத்த மறுமொழி நடத்தை அதன் நுண்ணிய மின்னணு அமைப்புடன் நெருக்கமாக தொடர்புடையது. இடவியல் அரை-உலோகங்களுக்கு, பட்டை குறுக்குவெட்டுக்கு அருகிலுள்ள கேரியர் தூண்டுதல் அமைப்பின் அலை செயல்பாட்டு பண்புகளுக்கு மிகவும் உணர்திறன் கொண்டது. இடவியல் அரை-உலோகங்களில் நேரியல் அல்லாத ஒளியியல் நிகழ்வுகளின் ஆய்வு, அமைப்பின் உற்சாகமான நிலைகளின் இயற்பியல் பண்புகளை நன்கு புரிந்துகொள்ள உதவும், மேலும் இந்த விளைவுகளை உற்பத்தியில் பயன்படுத்தலாம் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.ஒளியியல் சாதனங்கள்மற்றும் சூரிய மின்கலங்களின் வடிவமைப்பு, எதிர்காலத்தில் சாத்தியமான நடைமுறை பயன்பாடுகளை வழங்குகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, ஒரு வெயில் அரை-உலோகத்தில், வட்டமாக துருவப்படுத்தப்பட்ட ஒளியின் ஃபோட்டானை உறிஞ்சுவது சுழற்சியை புரட்டச் செய்யும், மேலும் கோண உந்தத்தின் பாதுகாப்பை பூர்த்தி செய்வதற்காக, வெயில் கூம்பின் இருபுறமும் உள்ள எலக்ட்ரான் தூண்டுதல் வட்டமாக துருவப்படுத்தப்பட்ட ஒளி பரவலின் திசையில் சமச்சீரற்ற முறையில் விநியோகிக்கப்படும், இது கைரல் தேர்வு விதி என்று அழைக்கப்படுகிறது (படம் 1).

இடவியல் பொருட்களின் நேரியல் அல்லாத ஒளியியல் நிகழ்வுகளின் கோட்பாட்டு ஆய்வு பொதுவாக பொருள் தரை நிலை பண்புகளின் கணக்கீடு மற்றும் சமச்சீர் பகுப்பாய்வை இணைக்கும் முறையை ஏற்றுக்கொள்கிறது. இருப்பினும், இந்த முறை சில குறைபாடுகளைக் கொண்டுள்ளது: உந்தவெளி மற்றும் உண்மையான இடத்தில் உற்சாகமான கேரியர்களின் நிகழ்நேர இயக்கவியல் தகவல் இதில் இல்லை, மேலும் இது நேரத்தால் தீர்க்கப்பட்ட சோதனை கண்டறிதல் முறையுடன் நேரடி ஒப்பீட்டை நிறுவ முடியாது. எலக்ட்ரான்-ஃபோனான்கள் மற்றும் ஃபோட்டான்-ஃபோனான்களுக்கு இடையிலான இணைப்பைக் கருத்தில் கொள்ள முடியாது. மேலும் சில கட்ட மாற்றங்கள் ஏற்படுவதற்கு இது மிகவும் முக்கியமானது. கூடுதலாக, குழப்பக் கோட்பாட்டை அடிப்படையாகக் கொண்ட இந்த தத்துவார்த்த பகுப்பாய்வு வலுவான ஒளி புலத்தின் கீழ் இயற்பியல் செயல்முறைகளைக் கையாள முடியாது. முதல் கொள்கைகளின் அடிப்படையில் நேரத்தைச் சார்ந்த அடர்த்தி செயல்பாட்டு மூலக்கூறு இயக்கவியல் (TDDFT-MD) உருவகப்படுத்துதல் மேற்கண்ட சிக்கல்களைத் தீர்க்க முடியும்.

சமீபத்தில், ஆராய்ச்சியாளர் மெங் ஷெங், முதுகலை ஆய்வாளர் குவான் மெங்சூ மற்றும் சீன அறிவியல் அகாடமியின் இயற்பியல் நிறுவனத்தின் மேற்பரப்பு இயற்பியல் மாநில முக்கிய ஆய்வகத்தின் SF10 குழுவின் முனைவர் பட்ட மாணவர் வாங் என் ஆகியோரின் வழிகாட்டுதலின் கீழ்/பெய்ஜிங் தேசிய செறிவூட்டப்பட்ட பொருள் இயற்பியல் ஆராய்ச்சி மையம், பெய்ஜிங் தொழில்நுட்ப நிறுவனத்தின் பேராசிரியர் சன் ஜியாடாவோவுடன் இணைந்து, சுயமாக உருவாக்கப்பட்ட உற்சாகமான நிலை இயக்கவியல் உருவகப்படுத்துதல் மென்பொருளான TDAP ஐப் பயன்படுத்தினர். இரண்டாவது வகையான வெயில் அரை-உலோக WTe2 இல் அதிவேக லேசருக்கு குவாஸ்டிபார்டிகல் தூண்டுதலின் எதிர்வினை பண்புகள் ஆராயப்படுகின்றன.

வெயில் புள்ளிக்கு அருகிலுள்ள கேரியர்களின் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட தூண்டுதல் அணு சுற்றுப்பாதை சமச்சீர்மை மற்றும் நிலைமாற்றத் தேர்வு விதியால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது, இது கைரல் தூண்டுதலுக்கான வழக்கமான சுழல் தேர்வு விதியிலிருந்து வேறுபட்டது, மேலும் அதன் தூண்டுதல் பாதையை நேரியல் துருவப்படுத்தப்பட்ட ஒளி மற்றும் ஃபோட்டான் ஆற்றலின் துருவமுனைப்பு திசையை மாற்றுவதன் மூலம் கட்டுப்படுத்தலாம் (படம் 2).

கேரியர்களின் சமச்சீரற்ற தூண்டுதல் உண்மையான இடத்தில் வெவ்வேறு திசைகளில் ஒளி மின்னோட்டங்களைத் தூண்டுகிறது, இது அமைப்பின் இடை அடுக்கு சறுக்கலின் திசை மற்றும் சமச்சீர்நிலையை பாதிக்கிறது. WTe2 இன் இடவியல் பண்புகள், அதாவது வெயில் புள்ளிகளின் எண்ணிக்கை மற்றும் உந்த இடத்தில் பிரிவின் அளவு போன்றவை, அமைப்பின் சமச்சீர்மையை பெரிதும் சார்ந்து இருப்பதால் (படம் 3), கேரியர்களின் சமச்சீரற்ற தூண்டுதல் உந்த இடத்தில் வெயில் குவாஸ்டிபார்டிகல்களின் வெவ்வேறு நடத்தையையும் அமைப்பின் இடவியல் பண்புகளில் தொடர்புடைய மாற்றங்களையும் ஏற்படுத்தும். இவ்வாறு, இந்த ஆய்வு ஒளிமின்னழுத்த கட்ட மாற்றங்களுக்கான தெளிவான கட்ட வரைபடத்தை வழங்குகிறது (படம் 4).

வெயில் புள்ளிக்கு அருகில் கேரியர் தூண்டுதலின் கைராலிட்டிக்கு கவனம் செலுத்தப்பட வேண்டும் என்றும், அலை செயல்பாட்டின் அணு சுற்றுப்பாதை பண்புகளை பகுப்பாய்வு செய்ய வேண்டும் என்றும் முடிவுகள் காட்டுகின்றன. இரண்டின் விளைவுகள் ஒத்தவை ஆனால் வழிமுறை வெளிப்படையாக வேறுபட்டது, இது வெயில் புள்ளிகளின் ஒருமைப்பாட்டை விளக்குவதற்கான தத்துவார்த்த அடிப்படையை வழங்குகிறது. கூடுதலாக, இந்த ஆய்வில் ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்ட கணக்கீட்டு முறை, அணு மற்றும் மின்னணு மட்டங்களில் உள்ள சிக்கலான தொடர்புகள் மற்றும் இயக்கவியல் நடத்தைகளை மிக வேகமான நேர அளவில் ஆழமாகப் புரிந்து கொள்ள முடியும், அவற்றின் நுண்ணிய இயற்பியல் வழிமுறைகளை வெளிப்படுத்த முடியும், மேலும் இடவியல் பொருட்களில் நேரியல் அல்லாத ஒளியியல் நிகழ்வுகள் குறித்த எதிர்கால ஆராய்ச்சிக்கு ஒரு சக்திவாய்ந்த கருவியாக இருக்கும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.

இந்த ஆராய்ச்சி முடிவுகள் நேச்சர் கம்யூனிகேஷன்ஸ் இதழில் வெளியிடப்பட்டுள்ளன. இந்த ஆராய்ச்சிப் பணிக்கு தேசிய முக்கிய ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாட்டுத் திட்டம், தேசிய இயற்கை அறிவியல் அறக்கட்டளை மற்றும் சீன அறிவியல் அகாடமியின் மூலோபாய பைலட் திட்டம் (வகை B) ஆகியவை துணைபுரிகின்றன.

படம்.1.a. வட்ட துருவப்படுத்தப்பட்ட ஒளியின் கீழ் நேர்மறை கைராலிட்டி அடையாளம் (χ=+1) கொண்ட வெயில் புள்ளிகளுக்கான கைராலிட்டி தேர்வு விதி; ஆன்-லைன் துருவப்படுத்தப்பட்ட ஒளியில் b. χ=+1 இன் வெயில் புள்ளியில் அணு சுற்றுப்பாதை சமச்சீர் காரணமாக தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட தூண்டுதல்.

படம் 2. a, Td-WTe2 இன் அணு அமைப்பு வரைபடம்; b. ஃபெர்மி மேற்பரப்புக்கு அருகிலுள்ள பட்டை அமைப்பு; (c) பிரில்லூயின் பகுதியில் உயர் சமச்சீர் கோடுகளில் பரவியுள்ள அணு ஆர்பிட்டால்களின் பட்டை அமைப்பு மற்றும் ஒப்பீட்டு பங்களிப்புகள், அம்புகள் (1) மற்றும் (2) முறையே வெயில் புள்ளிகளுக்கு அருகில் அல்லது தொலைவில் தூண்டுதலைக் குறிக்கின்றன; d. காமா-X திசையில் பட்டை அமைப்பின் பெருக்கம்.

படம்.3.ab: படிகத்தின் A-அச்சு மற்றும் B-அச்சு வழியாக நேரியல் துருவப்படுத்தப்பட்ட ஒளி துருவமுனைப்பு திசையின் ஒப்பீட்டு இடை அடுக்கு இயக்கம் மற்றும் தொடர்புடைய இயக்க முறை விளக்கப்பட்டுள்ளது; C. கோட்பாட்டு உருவகப்படுத்துதல் மற்றும் சோதனை கவனிப்புக்கு இடையிலான ஒப்பீடு; de: அமைப்பின் சமச்சீர் பரிணாமம் மற்றும் kz=0 தளத்தில் இரண்டு மிக நெருக்கமான வெயில் புள்ளிகளின் நிலை, எண் மற்றும் பிரிவின் அளவு.

படம் 4. நேரியல் துருவப்படுத்தப்பட்ட ஒளி ஃபோட்டான் ஆற்றல் (?) ω) மற்றும் துருவமுனைப்பு திசை (θ) சார்ந்த கட்ட வரைபடம் ஆகியவற்றிற்கான Td-WTe2 இல் ஃபோட்டோடோபாலஜிக்கல் கட்ட மாற்றம்.