Mercoledì, 20 luglio 2022

Sviluppato un nuovo approccio per il controllo ottico dello spin in dispositivi quantistici

I risultati della ricerca pubblicati su Advanced Optical Materials
Schema di un dispositivo quantistico a base di Ge/SiGe

La possibilità di manipolare il grado di libertà di spin in semiconduttori è di fondamentale importanza per i campi della spintronica e delle tecnologie quantistiche. In particolare, il controllo elettrico della dinamica di spin dei portatori è al centro di un‘intensa attività di ricerca da parte della comunità internazionale volta alla realizzazione di dispositivi elettronici più veloci e dai consumi minori rispetto a quelli attuali. L’effetto Rashba è un meccanismo fisico dipendente dall’interazione spin-orbita che permette di esplorare processi di conversione spin-carica in sistemi basati su materiali come il germanio. Questi sono di grande interesse grazie alla loro compatibilità con le moderne tecniche di fabbricazione industriale dei circuiti integrati.  

In un lavoro presentato su Advanced Optical Materials è mostrato uno studio completamente ottico della fisica dell’effetto Rashba in buche quantiche di Ge/Si0.15Ge0.85 incorporate in dispositivi elettronici. Misure di spettroscopia ottica risolta in tempo e in polarizzazione hanno permesso di definire l’orientazione dello spin e di dimostrare che la dinamica dipende sia dalla densità di portatori fotoeccitati che da effetti quantistici come l’effetto Stark confinato. Questo studio dimostra una nuova tecnica per la manipolazione del grado di libertà dello spin, proponendo una strategia innovativa per ingegnerizzare l’interazione spin-orbita tramite radiazione laser aprendo così la strada alla manipolazione elettro-ottica di spin in futuri dispositivi quantistici.

Il lavoro è stato effettuato presso il Dipartimento di Scienza dei Materiali dell’Università di Milano-Bicocca, come descritto nell’articolo “Optical Manipulation of the Rashba Effect in Germanium Quantum Wells”, recentemente pubblicato sulla rivista Advanced Optical Materials (Impact factor 10.050). L’analisi sperimentale è stata svolta da un team del Dipartimento di Scienza dei Materiali guidato dal prof. Fabio Pezzoli, in collaborazione con i gruppi del prof. Giovanni Isella del Politecnico di Milano e del prof. Xavier Marie dell’Institut National des Sciences Appliquées di Tolosa.