Pekin Universiteti bir perovskite davamlı həyata keçirdilazer mənbəyi1 kvadrat mikrondan kiçikdir
Çip üzərindəki optik qarşılıqlı əlaqənin aşağı enerji istehlakı tələbini (<10 fJ bit-1) qarşılamaq üçün cihazın sahəsi 1μm2-dən az olan davamlı lazer mənbəyinin qurulması vacibdir. Bununla belə, cihazın ölçüsü azaldıqca, optik və material itkiləri əhəmiyyətli dərəcədə artır, buna görə də mikronaltı cihaz ölçüsünə və lazer mənbələrinin davamlı optik nasosuna nail olmaq olduqca çətin olur. Son illərdə halid perovskit materialları yüksək optik qazanc və unikal eksiton polariton xüsusiyyətlərinə görə davamlı optik pompalanan lazerlər sahəsində geniş diqqətə layiqdirlər. İndiyədək bildirilmiş perovskit fasiləsiz lazer mənbələrinin cihaz sahəsi hələ də 10μm2-dən çoxdur və submikron lazer mənbələrinin hamısı stimullaşdırmaq üçün daha yüksək nasos enerji sıxlığına malik impulslu işıq tələb edir.
Bu çağırışa cavab olaraq, Pekin Universitetinin Material Elmləri və Mühəndisliyi Məktəbindən Zhang Qing-in tədqiqat qrupu 0,65μm2 qədər aşağı cihaz sahəsi ilə davamlı optik nasos lazer mənbələrinə nail olmaq üçün yüksək keyfiyyətli perovskit submikron monokristal materiallarını uğurla hazırladı. Eyni zamanda foton aşkarlanır. Mikronaltı davamlı optik pompalanan lasinq prosesində eksiton polaritonunun mexanizmi dərindən başa düşülür ki, bu da kiçik ölçülü, aşağı həddə malik yarımkeçirici lazerlərin inkişafı üçün yeni ideyanı təmin edir. “Cihaz sahəsi 1 μm2-dən aşağı olan Davamlı Dalğalı Perovskit Lazerləri” adlı tədqiqatın nəticələri bu yaxınlarda Advanced Materials jurnalında dərc olunub.
Bu işdə qeyri-üzvi perovskit CsPbBr3 monokristal mikron təbəqəsi kimyəvi buxar çökdürmə yolu ilə sapfir substratda hazırlanmışdır. Müşahidə edilmişdir ki, otaq temperaturunda perovskit eksitonlarının səs divarının mikroboşluq fotonları ilə güclü birləşməsi eksitonik polaritonun əmələ gəlməsi ilə nəticələnmişdir. Xətti-qeyri-xətti emissiya intensivliyi, dar xəttin eni, emissiya qütbləşməsinin transformasiyası və eşikdə məkan koherens transformasiyası kimi bir sıra sübutlar vasitəsilə mikronaltı ölçülü CsPbBr3 monokristalının davamlı optik pompalanan flüoresan lazeri təsdiqlənir və cihaz sahəsi 0,65μm2 qədər aşağıdır. Eyni zamanda, aşkar edilmişdir ki, submikron lazer mənbəyinin həddi böyük ölçülü lazer mənbəyi ilə müqayisə edilə bilər və hətta daha aşağı ola bilər (Şəkil 1).
Şəkil 1. Davamlı optik pompalanan submikron CsPbBr3lazer işıq mənbəyi
Bundan əlavə, bu iş həm eksperimental, həm də nəzəri cəhətdən tədqiq edir və submikron davamlı lazer mənbələrinin həyata keçirilməsində eksiton-qütblü eksitonların mexanizmini açır. Submikron perovskitlərdə gücləndirilmiş foton-eksiton birləşməsi qrup qırılma indeksinin təxminən 80-ə qədər əhəmiyyətli dərəcədə artması ilə nəticələnir 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 genişliyinə malik perovskit submikron lazer mənbəyi ilə nəticələnir (Şəkil 2). Mexanizm həmçinin digər yarımkeçirici materiallar əsasında kiçik ölçülü, aşağı həddə malik lazerlərin inkişafı ilə bağlı yeni anlayışlar təqdim edir.
Şəkil 2. Eksitonik polarizonlardan istifadə edərək sub-mikron lazer mənbəyinin mexanizmi
Pekin Universitetinin Material Elmləri və Mühəndisliyi Məktəbinin 2020 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 Görkəmli Gənclər üçün Pekin Elm Fondu tərəfindən dəstəklənib.
Göndərmə vaxtı: 12 sentyabr 2023-cü il