D'Universitéit vu Peking huet e kontinuéierleche Perovskit realiséiertLaserquellméi kleng wéi 1 Quadratmikron
Et ass wichteg, eng kontinuéierlech Laserquell mat enger Apparatfläch vu manner wéi 1μm2 ze konstruéieren, fir den Ufuerderunge vum niddrege Energieverbrauch vun der optescher Verbindung um Chip (<10 fJ bit-1) ze erfëllen. Wéi och ëmmer, mat der Ofsenkung vun der Apparatgréisst, huelen d'optesch a Materialverloschter däitlech zou, sou datt d'Erreeche vun enger Apparatgréisst vu Submikronen an d'kontinuéierlech optesch Pompelung vu Laserquellen extrem usprochsvoll ass. An de leschte Jore hunn Halogenid-Perowskit-Materialien vill Opmierksamkeet am Beräich vun de kontinuéierlechen optesch gepompelte Laseren kritt wéinst hirem héijen optesche Gewënn an hiren eenzegaartegen Exciton-Polariton-Eegeschaften. D'Apparatfläch vu kontinuéierleche Perowskit-Laserquellen, déi bis elo gemellt goufen, ass ëmmer nach méi grouss wéi 10μm2, a Submikron-Laserquellen brauchen all gepulst Liicht mat enger méi héijer Pompelenergiedicht fir ze stimuléieren.
Als Äntwert op dës Erausfuerderung huet d'Fuerschungsgrupp vum Zhang Qing vun der School of Materials Science and Engineering vun der Peking University erfollegräich héichqualitativ Perovskit-Submikron-Eenkristallmaterialien hiergestallt, fir kontinuéierlech optesch Pumplaserquellen mat enger Apparatfläch vun nëmmen 0,65 μm2 z'erreechen. Gläichzäiteg gëtt de Photon opgedeckt. De Mechanismus vum Exciton-Polariton am submikron kontinuéierleche optesch gepompelte Laserprozess ass grëndlech verstanen, wat eng nei Iddi fir d'Entwécklung vu klenge Hallefleiterlaser mat nidderegem Schwellewäert liwwert. D'Resultater vun der Studie mam Titel "Continuous Wave Pumped Perovskite Lasers with Device Area Below 1 μm2" goufen viru kuerzem an Advanced Materials publizéiert.
An dëser Aarbecht gouf déi anorganesch Perovskit CsPbBr3 Eenzelkristallmikronplack op engem Saphirsubstrat duerch chemesch Gasoflagerung preparéiert. Et gouf observéiert, datt déi staark Kopplung vu Perovskit-Exzitonen mat de Photonen vun der Schallwand-Mikrokavitéit bei Raumtemperatur zu der Bildung vun excitonesche Polaritonen gefouert huet. Duerch eng Serie vu Beweiser, wéi linear bis netlinear Emissiounsintensitéit, schmuel Linnbreet, Emissiounspolarisatiounstransformatioun an raimlech Kohärenztransformatioun um Schwellwäert, gëtt déi kontinuéierlech optesch gepompelt Fluoreszenzlase vun engem submikrongroussen CsPbBr3 Eenzelkristall bestätegt, an d'Gréisst vum Apparat ass sou niddreg wéi 0,65 μm2. Gläichzäiteg gouf festgestallt, datt de Schwellwäert vun der submikrongrousser Laserquell vergläichbar mat deem vun der grousser Laserquell ass a souguer méi niddreg ka sinn (Figur 1).
Figur 1. Kontinuéierlech optesch gepompelt submikron CsPbBr3Laserliichtquell
Ausserdeem ënnersicht dës Aarbecht souwuel experimentell wéi och theoretesch de Mechanismus vun Exziton-polariséierten Exzitonen bei der Realisatioun vu submikron kontinuéierleche Laserquellen. Déi verbessert Photon-Exciton-Kopplung a submikron Perowskiten resultéiert an enger bedeitender Erhéijung vum Gruppebrechungsindex op ongeféier 80, wat de Modusverstärkung wesentlech erhéicht fir de Modusverloscht ze kompenséieren. Dëst resultéiert och an enger Perowskit Submikron Laserquell mat engem méi héije effektive Mikrokavitéitsqualitéitsfaktor an enger méi schmueler Emissiounslinnbreet (Figur 2). De Mechanismus liwwert och nei Abléck an d'Entwécklung vu klenge Laser mat engem niddrege Schwellewäert op Basis vun anere Hallefleedermaterialien.
Figur 2. Mechanismus vun enger Submikron-Laserquell mat excitonesche Polarizone
De Song Jiepeng, e Zhibo-Student aus dem Joer 2020 vun der School of Materials Science and Engineering vun der Peking University, ass den éischten Auteur vun der Publikatioun, an d'Peking University ass déi éischt Eenheet vun der Publikatioun. Den Zhang Qing an de Xiong Qihua, Professer fir Physik op der Tsinghua University, sinn déi entspriechend Autoren. D'Aarbecht gouf vun der National Natural Science Foundation of China an der Beijing Science Foundation for Outstanding Young People ënnerstëtzt.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 12. September 2023