Pekin Universiteti perovskit davamlılığı yaratdılazer mənbəyi1 kvadrat mikrondan kiçik
Çip üzərində optik qarşılıqlı əlaqənin aşağı enerji istehlakı tələbini (<10 fJ bit-1) ödəmək üçün cihaz sahəsi 1μm2-dən az olan davamlı lazer mənbəyi qurmaq vacibdir. Lakin, cihazın ölçüsü azaldıqca optik və material itkiləri əhəmiyyətli dərəcədə artır, buna görə də submikron cihaz ölçüsünə və lazer mənbələrinin davamlı optik pompalanmasına nail olmaq olduqca çətindir. Son illərdə halid perovskit materialları yüksək optik qazanc və unikal eksiton polyariton xüsusiyyətlərinə görə davamlı optik pompalanan lazerlər sahəsində geniş diqqət çəkmişdir. İndiyə qədər bildirilən perovskit davamlı lazer mənbələrinin cihaz sahəsi hələ də 10μm2-dən çoxdur və submikron lazer mənbələrinin hamısı stimullaşdırmaq üçün daha yüksək nasos enerji sıxlığına malik impulslu işığa ehtiyac duyur.
Bu çağırışa cavab olaraq, Pekin Universitetinin Materialşünaslıq və Mühəndislik Məktəbindən Zhang Qing-in tədqiqat qrupu, cihaz sahəsi 0,65μm2 qədər olan davamlı optik nasos lazer mənbələri əldə etmək üçün yüksək keyfiyyətli perovskit submikron tək kristal materiallarını uğurla hazırladı. Eyni zamanda, foton aşkar edilir. Submikron davamlı optik nasoslu lazer prosesində eksiton polyariton mexanizmi dərindən öyrənilir ki, bu da kiçik ölçülü aşağı eşikli yarımkeçirici lazerlərin inkişafı üçün yeni bir fikir təqdim edir. "Cihaz sahəsi 1 μm2-dən aşağı olan davamlı dalğalı nasoslu perovskit lazerləri" adlı tədqiqatın nəticələri bu yaxınlarda Advanced Materials jurnalında dərc edilib.
Bu işdə qeyri-üzvi perovskit CsPbBr3 tək kristal mikron təbəqəsi sapfir substratı üzərində kimyəvi buxar çöküntüsü ilə hazırlanmışdır. Otaq temperaturunda perovskit eksitonlarının səs divarının mikro boşluq fotonları ilə güclü birləşməsi eksiton polyaritonun əmələ gəlməsinə səbəb olduğu müşahidə edilmişdir. Xətti-xətti olmayan emissiya intensivliyi, dar xətt eni, emissiya polyarizasiyası transformasiyası və eşikdə fəza koherentliyi transformasiyası kimi bir sıra dəlillər vasitəsilə submikron ölçülü CsPbBr3 tək kristalının davamlı optik pompalanan flüoresans lazı təsdiqlənmiş və cihaz sahəsinin 0,65μm2 qədər aşağı olduğu aşkar edilmişdir. Eyni zamanda, submikron lazer mənbəyinin eşik həddi böyük ölçülü lazer mənbəyinin eşik həddi ilə müqayisə edilə bilən və hətta daha aşağı ola biləcəyi aşkar edilmişdir (Şəkil 1).
Şəkil 1. Fasiləsiz optik nasoslu submikron CsPbBr3lazer işıq mənbəyi
Bundan əlavə, bu iş həm eksperimental, həm də nəzəri cəhətdən araşdırılır və submikron davamlı lazer mənbələrinin reallaşdırılmasında eksiton-polyarlaşdırılmış eksitonların mexanizmini ortaya qoyur. Submikron perovskitlərində gücləndirilmiş foton-eksiton birləşməsi qrup refraktiv indeksinin təxminən 80-ə qədər əhəmiyyətli dərəcədə artmasına səbəb olur ki, bu da rejim itkisini kompensasiya etmək üçün rejim qazancını əhəmiyyətli dərəcədə artırır. Bu, həmçinin daha yüksək effektiv mikroboşluq keyfiyyət faktoruna və daha dar emissiya xətti eni olan perovskit submikron lazer mənbəyinə gətirib çıxarır (Şəkil 2). Mexanizm həmçinin digər yarımkeçirici materiallara əsaslanan kiçik ölçülü, aşağı eşikli lazerlərin inkişafına yeni baxışlar təqdim edir.
Şəkil 2. Eksitonik polyarizonlardan istifadə edərək submikron lazer mənbəyinin mexanizmi
Pekin Universitetinin Materialşünaslıq və Mühəndislik Məktəbinin 2020-ci il Zhibo tələbəsi Song Jiepeng məqalənin ilk müəllifidir və Pekin Universiteti məqalənin ilk bölməsidir. Zhang Qing və Tsinghua Universitetinin Fizika professoru Xiong Qihua müvafiq müəlliflərdir. İş Çin Milli Təbiət Elmləri Fondu və Pekin Görkəmli Gənclər üçün Elm Fondu tərəfindən dəstəklənib.
Yayımlanma vaxtı: 12 sentyabr 2023