Το Πανεπιστήμιο του Πεκίνου συνειδητοποίησε συνεχή Perovskiteπηγή λέιζερμικρότερο από 1 τετραγωνικό micron
Είναι σημαντικό να κατασκευαστεί μια συνεχής πηγή λέιζερ με περιοχή συσκευής μικρότερη από 1 μΜ2 για να ικανοποιήσει την απαίτηση χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας της οπτικής διασύνδεσης on-chip (<10 FJ bit-1). Ωστόσο, καθώς το μέγεθος της συσκευής μειώνεται, οι οπτικές απώλειες και οι απώλειες υλικών αυξάνονται σημαντικά, έτσι η επίτευξη του μεγέθους της συσκευής υπο-μικροσκοπίου και η συνεχής οπτική άντληση των πηγών λέιζερ είναι εξαιρετικά προκλητική. Τα τελευταία χρόνια, τα υλικά Halide perovskite έχουν λάβει μεγάλη προσοχή στον τομέα των συνεχόμενων οπτικά αντλμένων λέιζερ λόγω του υψηλού οπτικού κέρδους τους και των μοναδικών ιδιοτήτων του Exciton Polariton. Η περιοχή συσκευής των συνεχών πηγών λέιζερ Perovskite που αναφέρονται μέχρι στιγμής είναι ακόμα μεγαλύτερη από 10 μm2 και οι πηγές λέιζερ υπομικρονίου απαιτούν όλα παλμικά φως με υψηλότερη πυκνότητα ενέργειας αντλίας για να διεγείρουν.
Απαντώντας σε αυτή την πρόκληση, η ερευνητική ομάδα του Zhang Qing από τη Σχολή Επιστήμης των Υλικών και η Μηχανική του Πανεπιστημίου του Πεκίνο προετοίμασε επιτυχώς υψηλής ποιότητας Perovskite Submicron Single Crystal Materials για την επίτευξη συνεχών πηγών λέιζερ οπτικής άντλησης με περιοχή συσκευής τόσο χαμηλή όσο 0,65 μm2. Ταυτόχρονα, αποκαλύπτεται το φωτόνιο. Ο μηχανισμός του exciton polariton στην υπομικρό, η συνεχής οπτικά αντλημένη διαδικασία λέιζερ είναι βαθιά κατανοητή, η οποία παρέχει μια νέα ιδέα για την ανάπτυξη λέιζερ ημιαγωγού χαμηλού κατωφλίου μικρού μεγέθους. Τα αποτελέσματα της μελέτης, με τίτλο "Συνεχόμενα κύματα που αντλούσαν λέιζερ Perovskite με περιοχή συσκευής κάτω από 1 μm2", δημοσιεύθηκαν πρόσφατα σε προχωρημένα υλικά.
Σε αυτό το έργο, παρασκευάστηκε το ανόργανο φύλλο μικρού μικρού μυκητίου CSPBBR3 του ανόργανου Perovskite σε υπόστρωμα ζαφείρι με χημική εναπόθεση ατμών. Παρατηρήθηκε ότι η ισχυρή σύζευξη των περοβσκίτη excitons με τα φωτόνια μικροκυσίας ηχητικού τοιχώματος σε θερμοκρασία δωματίου είχε ως αποτέλεσμα το σχηματισμό διεγερτικού πολωτόνα. Μέσω μιας σειράς αποδείξεων, όπως η ένταση της μη γραμμικής εκπομπής, το πλάτος στενής γραμμής, ο μετασχηματισμός της πόλωσης εκπομπών και ο μετασχηματισμός της χωρικής συνοχής σε κατώφλι, ο συνεχής αντλημένος φθορισμός της κηλίδας CSPBBR3 μεμβράνης CSPBBR3 επιβεβαιώνεται και η περιοχή της συσκευής είναι τόσο χαμηλή όσο 0,65 μΜ2. Ταυτόχρονα, διαπιστώθηκε ότι το κατώφλι της πηγής λέιζερ υπομικρονίου είναι συγκρίσιμο με αυτό της πηγής λέιζερ μεγάλου μεγέθους και μπορεί να είναι ακόμη χαμηλότερη (Εικόνα 1).
Εικόνα 1. Συνεχής οπτικά αντλημένη υπομικρό CSPBBR3πηγή φωτός λέιζερ
Περαιτέρω, αυτό το έργο διερευνά τόσο πειραματικά όσο και θεωρητικά και αποκαλύπτει τον μηχανισμό των διεγερμένων διεγέρσεων στην υλοποίηση των συνεχών πηγών λέιζερ υπομικρονίου. Η ενισχυμένη σύζευξη φωτονίων-Exciton σε υπομικρόρ Perovskites έχει ως αποτέλεσμα σημαντική αύξηση του δείκτη διάθλασης της ομάδας σε περίπου 80, γεγονός που αυξάνει σημαντικά το κέρδος λειτουργίας για να αντισταθμίσει την απώλεια τρόπου λειτουργίας. Αυτό οδηγεί επίσης σε μια πηγή λέιζερ Perovskite υπομικρονίου με υψηλότερο αποτελεσματικό παράγοντα ποιότητας μικροκαταστημάτων και ένα στενότερο κύριο εύρος εκπομπών (Εικόνα 2). Ο μηχανισμός παρέχει επίσης νέες ιδέες για την ανάπτυξη λέιζερ μικρού μεγέθους, χαμηλού κατώτατου ορίου που βασίζονται σε άλλα υλικά ημιαγωγών.
Εικόνα 2. Μηχανισμός πηγής λέιζερ υπο-μικροσκοπίου χρησιμοποιώντας excitonic polarizons
Το τραγούδι Jiepeng, φοιτητής του Zhibo του 2020 από τη Σχολή Επιστήμης και Μηχανικών του Πανεπιστημίου του Πεκίνο, είναι ο πρώτος συγγραφέας του εγγράφου και το Πανεπιστήμιο του Πέκινγκ είναι η πρώτη μονάδα του χαρτιού. Ο Zhang Qing και ο Xiong Qihua, καθηγητής φυσικής στο Πανεπιστήμιο Tsinghua, είναι οι αντίστοιχοι συγγραφείς. Το έργο υποστηρίχθηκε από το Εθνικό Ίδρυμα Φυσικών Επιστημών της Κίνας και το Ίδρυμα Επιστημών του Πεκίνου για εξαιρετικούς νέους.
Χρόνος δημοσίευσης: Σεπ-12-2023