Peking University realiserede en perovskit kontinuerliglaserkildeMindre end 1 kvadrat mikron
Det er vigtigt at konstruere en kontinuerlig laserkilde med et enhedsområde mindre end 1μm2 for at imødekomme kravet om lavt energiforbrug for optisk interconnection (<10 FJ bit-1). Efterhånden som enhedsstørrelsen falder, øges optiske og materielle tab markant, så det er ekstremt udfordrende at opnå sub-mikron enhedsstørrelse og kontinuerlig optisk pumpning af laserkilder. I de senere år har halogenid perovskitmaterialer fået omfattende opmærksomhed inden for kontinuerlige optisk pumpede lasere på grund af deres høje optiske forstærkning og unikke exciton -polaritonegenskaber. Enhedsområdet for perovskite kontinuerlige laserkilder, der er rapporteret indtil videre, er stadig større end 10μm2, og submicron -laserkilder kræver alle pulserede lys med højere pumpens energitæthed for at stimulere.
Som svar på denne udfordring forberedte forskningsgruppen Zhang Qing fra School of Materials Science and Engineering of Peking University med succes perovskit-submicron-single-krystalmaterialer med succes for at opnå kontinuerlig optisk pumpelaserkilder med et enhedsområde så lavt som 0,65μm2. På samme tid afsløres fotonen. Mekanismen for exciton -polariton i submicron kontinuerlig optisk pumpet lasingproces er dybt forstået, hvilket giver en ny idé til udvikling af små størrelser med lav tærskel -halvlederlasere. Resultaterne af undersøgelsen med titlen "Kontinuerlig bølge pumpede perovskitlasere med enhedsområde under 1 μm2" blev for nylig offentliggjort i avancerede materialer.
I dette arbejde blev den uorganiske perovskit CSPBBR3 -krystalmikronplade fremstillet på safirsubstrat ved kemisk dampaflejring. Det blev observeret, at den stærke kobling af perovskitiske excitoner med lydvægmikrocavitetsfotoner ved stuetemperatur resulterede i dannelsen af excitonisk polariton. Gennem en række beviser, såsom lineær til ikke-lineær emissionsintensitet, smal linjebredde, emissionspolarisationstransformation og rumlig kohærenstransformation ved tærsklen, bekræftes det kontinuerlige optisk pumpede fluorescenslas af sub-mikron-størrelse CSPBBR3 enkeltkrystall, og enhedsområdet er lige så lavt som 0,65μm2. På samme tid blev det konstateret, at tærsklen for den submicron laserkilde er sammenlignelig med den i den store laserkilde og kan endda være lavere (figur 1).
Figur 1. Kontinuerlig optisk pumpet submicron CSPBBR3Laser lyskilde
Desuden udforsker dette arbejde både eksperimentelt og teoretisk og afslører mekanismen for exciton-polariserede excitoner i realiseringen af submicron kontinuerlige laserkilder. Den forbedrede foton-exciton-kobling i submicron perovskitter resulterer i en signifikant stigning i gruppens brydningsindeks til ca. 80, hvilket væsentligt øger tilstandsgevinsten for at kompensere for tilstandstabet. Dette resulterer også i en perovskite submicron laserkilde med en højere effektiv mikrokavitetskvalitetsfaktor og en smalere emissionslinjebredde (figur 2). Mekanismen giver også ny indsigt i udviklingen af lasere med lav størrelse, lavtærskel baseret på andre halvledermaterialer.
Figur 2. Mekanisme for under-mikron laserkilde ved hjælp af excitoniske polarisoner
Song Jiepeng, en Zhibo -studerende fra 2020 fra School of Materials Science and Engineering fra Peking University, er den første forfatter af Papiret, og Peking University er den første enhed i papiret. Zhang Qing og Xiong Qihua, professor i fysik ved Tsinghua University, er de tilsvarende forfattere. Arbejdet blev støttet af National Natural Science Foundation of China og Beijing Science Foundation for fremragende unge mennesker.
Posttid: SEP-12-2023