フォトニクス：電気的な磁化反転による光のヘリシティーの制御

放出光と電荷流の強度の制御は、情報の伝送と処理の基礎である。その一方で、ロバストな情報記憶と磁気ランダムアクセスメモリーは、強磁性体におけるキャリアのスピンとそれに伴う磁化を用いて実現されている。フォトニクス、エレクトロニクス、スピントロニクスの各分野間のミッシングリンクは、放出光の強度ではなく円偏光を、電気的に制御された磁化によって変調することである。今回我々は、このミッシングリンクが、発光ダイオードにおいて、光子と電子と強磁性体の間の角運動量移動を通して、室温とゼロ印加磁場で確立されたことを実証する。スピン–軌道トルクによって電荷電流がスピン流も生成し、磁化を電気的に反転させる。この反転によって、半導体に注入されたキャリアのスピン配向が決まり、電子スピンから光子への角運動量の移動によって、放出光の円偏光が制御される。磁化の不揮発的な制御によるスピン–光子変換は、情報の伝送、処理、記憶のシームレスな統合への道を開く。今回の結果は、空間–光データ伝送を含む次世代情報通信技術のための、円偏光の超高速変調の電気的制御や、磁化ダイナミクスを用いたスピン注入への大きな進歩をもたらす。スケールダウンした構造や、二次元材料の使用における同じ動作原理によって、スピン制御された単一光子源を用いて量子情報を処理したり、スピン依存時間分解分光法を実現したりする革新的な機会が可能になる。

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