Die Universiteit van Peking het 'n perovskiet-kontinuelaserbronkleiner as 1 vierkante mikron
Dit is belangrik om 'n deurlopende laserbron met 'n toesteloppervlakte van minder as 1μm2 te konstrueer om aan die lae energieverbruiksvereiste van optiese interkonneksie op die skyfie (<10 fJ bit-1) te voldoen. Namate die toestelgrootte egter afneem, neem optiese en materiaalverliese aansienlik toe, dus is die bereiking van submikron toestelgrootte en deurlopende optiese pomping van laserbronne uiters uitdagend. In onlangse jare het haliedperovskietmateriale uitgebreide aandag gekry op die gebied van deurlopende opties gepompte lasers as gevolg van hul hoë optiese wins en unieke eksitonpolariton-eienskappe. Die toesteloppervlakte van perovskiet-deurlopende laserbronne wat tot dusver gerapporteer is, is steeds groter as 10μm2, en submikron laserbronne benodig almal gepulseerde lig met hoër pompenergiedigtheid om te stimuleer.
In reaksie op hierdie uitdaging het die navorsingsgroep van Zhang Qing van die Skool vir Materiaalkunde en Ingenieurswese van die Peking Universiteit suksesvol hoëgehalte perovskiet submikron enkelkristalmateriale voorberei om kontinue optiese pomplaserbronne met 'n toestelarea so laag as 0.65 μm2 te verkry. Terselfdertyd word die foton onthul. Die meganisme van eksitonpolariton in die submikron kontinue opties gepompte laserproses word diep verstaan, wat 'n nuwe idee bied vir die ontwikkeling van klein lae-drempel halfgeleierlasers. Die resultate van die studie, getiteld "Continuous Wave Pumped Perovskiet Lasers with Device Area Below 1 μm2," is onlangs in Advanced Materials gepubliseer.
In hierdie werk is die anorganiese perovskiet CsPbBr3 enkelkristal mikronplaat op saffiersubstraat voorberei deur chemiese dampafsetting. Daar is waargeneem dat die sterk koppeling van perovskiet-eksitone met die klankwand-mikroholtefotone by kamertemperatuur gelei het tot die vorming van eksitoniese polariton. Deur 'n reeks bewyse, soos lineêre tot nie-lineêre emissie-intensiteit, nou lynwydte, emissiepolarisasietransformasie en ruimtelike koherensietransformasie by die drempel, word die kontinue opties gepompte fluoresensielase van submikron-grootte CsPbBr3 enkelkristal bevestig, en die toestelarea is so laag as 0.65μm2. Terselfdertyd is gevind dat die drempel van die submikron-laserbron vergelykbaar is met dié van die groot laserbron, en selfs laer kan wees (Figuur 1).
Figuur 1. Deurlopende opties gepompte submikron CsPbBr3laserligbron
Verder ondersoek hierdie werk beide eksperimenteel en teoreties, en onthul die meganisme van eksiton-gepolariseerde eksitone in die realisering van submikron kontinue laserbronne. Die verbeterde foton-eksiton-koppeling in submikron perovskiete lei tot 'n beduidende toename in die groepbrekingsindeks tot ongeveer 80, wat die moduswins aansienlik verhoog om te kompenseer vir die modusverlies. Dit lei ook tot 'n perovskiet submikron laserbron met 'n hoër effektiewe mikroholte-kwaliteitsfaktor en 'n nouer emissielynwydte (Figuur 2). Die meganisme bied ook nuwe insigte in die ontwikkeling van klein, lae-drempel lasers gebaseer op ander halfgeleiermateriale.
Figuur 2. Meganisme van sub-mikron laserbron met behulp van eksitoniese polarisone
Song Jiepeng, 'n 2020 Zhibo-student van die Skool vir Materiaalkunde en Ingenieurswese van die Universiteit van Peking, is die eerste outeur van die artikel, en die Universiteit van Peking is die eerste eenheid van die artikel. Zhang Qing en Xiong Qihua, professor in Fisika aan die Tsinghua Universiteit, is die ooreenstemmende outeurs. Die werk is ondersteun deur die Nasionale Natuurwetenskapstigting van China en die Beijing Wetenskapstigting vir Uitstaande Jongmense.
Plasingstyd: 12 September 2023