Semiconductor Spin-Lasers

半导体自旋激光器

基本信息

  • 批准号:
    1102092
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 29.55万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2011
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2011-09-01 至 2014-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Objective: Development of the theoretical framework for semiconductor spin-lasers, injected with spin-polarized carriers, and evaluation of how they can outperform their conventional (spin-unpolarized) counterparts. Intellectual Merit: Practical spintronic devices have shown a remarkable success for magnetic storage and sensing, but remain of limited use for advanced signal processing and digital logic. This proposal will explore alternative realizations of spin-based applications, stimulated by the experimental breakthroughs in spin-lasers: lasing threshold reduction and strong modulation of the emitted light, even at fixed injection intensity. The proposal will study how these principles can be utilized to: enable superior dynamical performance including enhanced bandwidth, chirp reduction, ultrafast switching, and provide guidance for future experimental efforts by exploring novel device concepts and geometries. By developing theoretical and modeling techniques, from rate and drift-diffusion equations to rigorous microscopic description, it will also be possible to advance the understanding of conventional lasers. This proposal can have a transformative effect, spin-lasers would enable secure communications, high-bandwidth interconnects, and reduced power-dissipation. Broader Impacts: The majority of public school students from Buffalo have no exposure to physical sciences that subsequently deters them from considering careers in science and engineering. To address this concern, the PI will organize summer workshops (Lasers: Theory and Experiment) focusing on the participation of underrepresented groups. A textbook on spintronics will be completed, facilitated by the continued collaboration with J. Fabian (U. Regensburg), to address the lack of suitable resources in spintronics and offer a structured material that can be tailored in many different course offerings.
目的:发展注入自旋极化载子的半导体自旋雷射的理论架构,并评估它们如何超越传统(自旋非极化)雷射。智力优势:实际的自旋电子器件在磁存储和传感方面取得了显著的成功,但在先进的信号处理和数字逻辑方面的应用仍然有限。该提案将探索基于自旋的应用的替代实现,受到自旋激光器实验突破的刺激:激光阈值降低和发射光的强调制,即使在固定的注入强度下。该提案将研究如何利用这些原则:使上级动态性能,包括增强带宽,啁啾减少,超快开关,并通过探索新的设备概念和几何形状为未来的实验工作提供指导。通过发展理论和建模技术,从速率和漂移扩散方程到严格的微观描述,也将有可能促进对传统激光器的理解。这一提议可能会产生变革性的影响,自旋激光器将实现安全通信、高带宽互连和降低功耗。更广泛的影响:来自布法罗的大多数公立学校学生没有接触过物理科学,这阻碍了他们考虑从事科学和工程职业。为了解决这一问题,PI将组织夏季研讨会(激光:理论和实验),重点是代表性不足的群体的参与。一本关于自旋电子学的教科书将在与J。里根斯堡),以解决自旋电子学缺乏合适的资源,并提供一个结构化的材料,可以在许多不同的课程提供量身定制。

项目成果

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