Peking University realiseerde een perovskiet continulaserbronkleiner dan 1 vierkante micron
Het is belangrijk om een continue laserbron te construeren met een apparaatgebied van minder dan 1μm2 om te voldoen aan de lage energieverbruikvereiste van optische interconnectie van on-chip (<10 FJ bit-1). Naarmate de apparaatgrootte afneemt, nemen optische en materiaalverliezen echter aanzienlijk toe, dus het bereiken van sub-micronapparaatgrootte en continu optisch pompen van laserbronnen is uiterst uitdagend. In de afgelopen jaren hebben halide -perovskietmaterialen uitgebreide aandacht gekregen op het gebied van continue optisch gepompte lasers vanwege hun hoge optische versterking en unieke exciton polariton -eigenschappen. Het apparaatgebied van perovskiet continue laserbronnen die tot nu toe worden gerapporteerd, is nog steeds groter dan 10μm2, en submicron laserbronnen vereisen allemaal gepulseerd licht met een hogere energiedichtheid om te stimuleren.
Als reactie op deze uitdaging heeft de onderzoeksgroep van Zhang Qing van de School of Materials Science en Engineering van Peking University met succes hoogwaardige perovskiet-submicron enkele kristalmaterialen voorbereid om continue optische pomplaserbronnen te bereiken met een apparaatgebied zo laag als 0,65 μm2. Tegelijkertijd wordt het foton onthuld. Het mechanisme van exciton polariton in submicron continu optisch gepompt laseringsproces wordt diep begrepen, wat een nieuw idee biedt voor de ontwikkeling van kleine drempel lage drempel halfgeleider lasers. De resultaten van de studie, getiteld "Continue wave pompte perovskiet lasers met apparaatgebied onder 1 μm2", werden onlangs gepubliceerd in geavanceerde materialen.
In dit werk werd het anorganische perovskiet CSPBBR3 enkele kristal micronplaat bereid op saffiersubstraat door chemische dampafzetting. Er werd waargenomen dat de sterke koppeling van perovskiet -excitonen met de geluidswandmicrocaviteitsfotonen bij kamertemperatuur resulteerde in de vorming van excitonische polariton. Door een reeks bewijzen, zoals lineair tot niet-lineaire emissie-intensiteit, smalle lijnbreedte, emissiepolarisatietransformatie en ruimtelijke coherentietransformatie bij drempel, wordt de continue optisch gepompte fluorescentie-lase van sub-micron-sized CSPBBR3 enkelkristal bevestigd en het apparaatgebied is zo laag als 0,65μM2. Tegelijkertijd bleek dat de drempel van de Submicron-laserbron vergelijkbaar is met die van de grote laserbron en zelfs lager kan zijn (figuur 1).
Figuur 1. Continu optisch gepompte submicron cspbbr3laserlichtbron
Verder onderzoekt dit werk zowel experimenteel als theoretisch en onthult het mechanisme van exciton-gepolariseerde excitonen in de realisatie van submicron continue laserbronnen. De verbeterde foton-exciton-koppeling in submicron perovskieten resulteert in een significante toename van de groepsbrekingsindex tot ongeveer 80, wat de modusversterking aanzienlijk verhoogt om het modusverlies te compenseren. Dit resulteert ook in een perovskiet -submicron laserbron met een hogere effectieve microcavity -kwaliteitsfactor en een smallere emissielijnbreedte (figuur 2). Het mechanisme biedt ook nieuwe inzichten in de ontwikkeling van kleine lasers met een kleine drempel op basis van andere halfgeleidermaterialen.
Figuur 2. Mechanisme van sub-micron laserbron met behulp van excitonische polarisons
Song Jiepeng, een student uit de Zhibo uit 2020 van de School of Materials Science and Engineering van Peking University, is de eerste auteur van de krant en Peking University is de eerste eenheid van de krant. Zhang Qing en Xiong Qihua, hoogleraar natuurkunde aan de Tsinghua University, zijn de bijbehorende auteurs. Het werk werd ondersteund door de National Natural Science Foundation van China en de Beijing Science Foundation voor uitstekende jongeren.
Posttijd: sep-12-2023