Napagtanto ng Peking University ang isang perovskite na patuloy na mapagkukunan ng laser na mas maliit kaysa sa 1 square micron

Napagtanto ng Peking University ang isang perovskite na tuluy -tuloymapagkukunan ng laserMas maliit sa 1 square micron
Mahalaga na bumuo ng isang tuluy-tuloy na mapagkukunan ng laser na may isang lugar ng aparato na mas mababa sa 1μm2 upang matugunan ang mababang kinakailangan sa pagkonsumo ng enerhiya ng on-chip optical interconnection (<10 FJ bit-1). Gayunpaman, habang bumababa ang laki ng aparato, ang mga optical at materyal na pagkalugi ay tumaas nang malaki, kaya ang pagkamit ng laki ng aparato ng sub-micron at patuloy na optical pumping ng mga mapagkukunan ng laser ay lubos na mahirap. Sa mga nagdaang taon, ang mga halide perovskite na materyales ay nakatanggap ng malawak na pansin sa larangan ng patuloy na optically pumped lasers dahil sa kanilang mataas na optical gain at natatanging mga katangian ng exciton polariton. Ang lugar ng aparato ng perovskite na patuloy na mga mapagkukunan ng laser na iniulat hanggang ngayon ay mas malaki pa kaysa sa 10μm2, at ang mga mapagkukunan ng submicron laser lahat ay nangangailangan ng pulsed light na may mas mataas na density ng enerhiya ng bomba upang pasiglahin.

Bilang tugon sa hamon na ito, ang pangkat ng pananaliksik ng Zhang Qing mula sa School of Materials Science at Engineering ng Peking University ay matagumpay na naghanda ng de-kalidad na perovskite submicron solong mga kristal na materyales upang makamit ang patuloy na optical pumping laser na mapagkukunan na may isang lugar ng aparato na mas mababa sa 0.65μM2. Kasabay nito, ipinahayag ang photon. Ang mekanismo ng exciton polariton sa submicron na patuloy na optically pumped lasing na proseso ay lubos na nauunawaan, na nagbibigay ng isang bagong ideya para sa pagbuo ng maliit na sukat na mababang threshold semiconductor lasers. Ang mga resulta ng pag -aaral, na may pamagat na "Patuloy na Wave Pumped Perovskite Lasers na may lugar ng aparato sa ibaba ng 1 μM2," ay nai -publish kamakailan sa mga advanced na materyales.

Sa gawaing ito, ang hindi organikong perovskite cspbbr3 solong kristal na micron sheet ay inihanda sa subphire substrate sa pamamagitan ng pag -aalis ng singaw ng kemikal. Napansin na ang malakas na pagkabit ng mga perovskite excitons na may tunog na mga photon ng microcavity ng tunog sa temperatura ng silid ay nagresulta sa pagbuo ng excitonic polariton. Sa pamamagitan ng isang serye ng mga ebidensya, tulad ng linear sa nonlinear emission intensity, makitid na lapad ng linya, pagbabagong-anyo ng polariseysyon ng paglabas at pagbabagong-anyo ng spatial na pagbabagong-anyo sa threshold, ang patuloy na optically pumped fluorescence lase ng sub-micron-sized na CSPBBR3 solong kristal ay nakumpirma, at ang lugar ng aparato ay mas mababa sa 0.65μM2. Kasabay nito, natagpuan na ang threshold ng submicron laser source ay maihahambing sa na malaking sukat na mapagkukunan ng laser, at maaari ring mas mababa (Larawan 1).

Larawan 1. Patuloy na optically pumped submicron CSPBBR3Laser Light Source

Dagdag pa, ang gawaing ito ay galugarin ang parehong eksperimento at teoretikal, at inihayag ang mekanismo ng exciton-polarized excitons sa pagsasakatuparan ng submicron na patuloy na mga mapagkukunan ng laser. Ang pinahusay na pagkabit ng photon-exciton sa submicron perovskites ay nagreresulta sa isang makabuluhang pagtaas sa index ng refractive ng grupo sa halos 80, na malaking pagtaas ng pakinabang ng mode upang mabayaran ang pagkawala ng mode. Nagreresulta din ito sa isang mapagkukunan ng Perovskite submicron laser na may mas mataas na epektibong kadahilanan ng kalidad ng microcavity at isang mas makitid na paglabas ng linewidth (Larawan 2). Nagbibigay din ang mekanismo ng mga bagong pananaw sa pagbuo ng maliit na laki, mababang-threshold lasers batay sa iba pang mga materyales na semiconductor.

Larawan 2. Mekanismo ng Sub-Micron Laser Source Gamit ang Excitonic Polarizons

Ang Song Jiepeng, isang 2020 na mag -aaral ng Zhibo mula sa School of Materials Science and Engineering ng Peking University, ay ang unang may -akda ng papel, at ang Peking University ay ang unang yunit ng papel. Ang Zhang Qing at Xiong Qihua, propesor ng pisika sa Tsinghua University, ay ang kaukulang may -akda. Ang gawain ay suportado ng National Natural Science Foundation ng China at ang Beijing Science Foundation para sa mga natitirang kabataan.