Pekingská univerzita si uvědomila, že perovskite kontinuální laserový zdroj menší než 1 čtvereční mikron

Pekingská univerzita si uvědomila perovskite kontinuálnízdroj laserumenší než 1 čtvereční mikron
Je důležité postavit souvislý laserový zdroj s oblastí zařízení menší než 1 μm2, aby splňoval požadavek na nízkou spotřebu energie na optickém propojení na čipu (<10 FJ bit-1). Jak se však velikost zařízení zmenšuje, optické a materiálové ztráty se výrazně zvyšují, takže dosažení velikosti submikronu a nepřetržitého optického čerpání laserových zdrojů je nesmírně náročné. V posledních letech se halovide perovskitové materiály věnovaly rozsáhlé pozornosti v oblasti kontinuálních opticky čerpaných laserů kvůli jejich vysokému optickému zisku a jedinečným vlastnostem polaritonu excitonu. Oblast zařízení perovskite kontinuálních laserových zdrojů dosud je stále větší než 10 μm2 a zdroje submikronu laseru vyžadují pulzní světlo s vyšší hustotou energie čerpadla, aby se stimulovala.

V reakci na tuto výzvu výzkumná skupina Zhang Qing z School of Materials Science a inženýrství Pekingské univerzity úspěšně připravila vysoce kvalitní perovskitové submikrony monokrystalové materiály k dosažení nepřetržitého optického čerpacího laserového zdroje s oblastí zařízení až 0,65 μm2. Současně je odhalen foton. Mechanismus excitonového polaritonu v submikronu kontinuálním opticky čerpaném procesu lasingu je hluboce pochopen, což poskytuje nový nápad pro vývoj polovodičových laserů s nízkým prahem malé velikosti. Výsledky studie s názvem „Continuous Wave čerpané lasery Perovskite s plochou zařízení pod 1 μm2“ byly nedávno publikovány v pokročilých materiálech.

V této práci byl na safírovém substrátu připraven anorganický perovskite cspbbr3 s monokrystalickou mikronovou listu chemickou depozicí páry. Bylo pozorováno, že silná vazba perovskitových excitonů s fotony mikrokavitami zvukové stěny při teplotě místnosti vedla k tvorbě excitonického polaritonu. Prostřednictvím řady důkazů, jako je lineární až nelineární intenzita emisí, úzká šířka linie, transformace emisní polarizace a transformace prostorové koherence na prahu, je potvrzena kontinuální opticky čerpaná fluorescenční lase submikronového CSPBBR3 s jedním krystalem a plocha zařízení je stejně nízká jako 0,65 μm2. Současně bylo zjištěno, že prahová hodnota submikronového laserového zdroje je srovnatelná s prahem laserového zdroje velké velikosti a může být dokonce nižší (obrázek 1).

Obrázek 1.. Kontinuální opticky čerpané submikron CSPBBR3Zdroj laserového světla

Tato práce dále zkoumá experimentálně i teoreticky a odhaluje mechanismus excitonově polarizovaných excitonů při realizaci submikronových kontinuálních laserových zdrojů. Vylepšená vazba fotono-excitonu v submikronu perovskitů vede k významnému zvýšení indexu lomu skupiny na přibližně 80, což podstatně zvyšuje zisk režimu, aby se kompenzovala ztráta režimu. To také vede k perovskitovému submikronovému laserovému zdroji s vyšší efektivní faktor kvality mikrokavity a užší šířkou emisní šířky (obrázek 2). Mechanismus také poskytuje nové poznatky o vývoji malých laserů s nízkým prahem založeným na jiných polovodičových materiálech.

Obrázek 2. mechanismus zdroje laseru submikronu pomocí excitonických polarizon

Prvním autorem příspěvku je píseň Jiepeng, student zbohu z roku 2020 z BOHIBO z School of Materials Science and Engineering of Peking University, a Peking University je první jednotkou papíru. Odpovídající autoři jsou Zhang Qing a Xiong Qihua, profesor fyziky na Tsinghua University. Práce byla podporována Národní nadací přírodní vědy v Číně a Pekingskou vědeckou nadací pro vynikající mladé lidi.