A Universidade de Pekín entendeu un perovskita continuafonte lásermenor de 1 micron cadrado
É importante construír unha fonte láser continua cunha área de dispositivo inferior a 1μM2 para cumprir o baixo requirimento de consumo de enerxía de interconexión óptica no chip (<10 FJ Bit-1). Non obstante, a medida que o tamaño do dispositivo diminúe, as perdas ópticas e de material aumentan significativamente, polo que a consecución do tamaño do dispositivo sub-micron e o bombeo óptico continuo de fontes láser é extremadamente difícil. Nos últimos anos, os materiais de perovskita de haluros recibiron unha gran atención no campo de láseres bombeados ópticamente continuos debido á súa elevada ganancia óptica e ás propiedades únicas do polaritón excitón. A área do dispositivo das fontes láser continuas de perovskite informadas ata o de agora aínda é superior a 10μM2, e as fontes láser submicronas requiren luz pulsada con maior densidade de enerxía da bomba para estimular.
En resposta a este reto, o grupo de investigación de Zhang Qing da Escola de Ciencias de Materiais e Enxeñaría da Universidade de Pekín preparou con éxito os materiais de cristal único submicron de alta calidade para conseguir fontes de láser de bombeo óptico continuo cunha área de dispositivo tan baixa como 0,65μm2. Ao mesmo tempo, o fotón revélase. O mecanismo de polaritón de excitón no proceso de lasing bombeado ópticamente submicron de submicron é profundamente comprendido, o que ofrece unha nova idea para o desenvolvemento de láseres semiconductores de pequeno tamaño de pequeno tamaño. Os resultados do estudo, titulado "Láseres de perovskita bombeados por ondas continuas con área de dispositivo por baixo de 1 μM2", publicáronse recentemente en materiais avanzados.
Neste traballo, a folla de micras de cristal único de perovskita inorgánica preparouse no substrato de zafiro mediante deposición de vapor químico. Observouse que o forte acoplamiento de excitóns de perovskita cos fotóns de microcavidade da parede de son a temperatura ambiente resultou na formación de polariton excitónico. A través dunha serie de evidencias, como a intensidade de emisión lineal á non lineal, o ancho da liña estreita, a transformación de polarización de emisións e a transformación de coherencia espacial no umbral, confirmouse a fluorescencia de fluorescencia de tamaño sub-micron de tamaño sub-micron e a área de fluorescencia de tamaño sub-micron, e a área do dispositivo é tan baixa como 0,65 μm2. Ao mesmo tempo, comprobouse que o limiar da fonte láser submicron é comparable ao da fonte láser de gran tamaño e pode incluso ser menor (Figura 1).
Figura 1. Submicron bombeado ópticamente continuo CSPBBR3fonte de luz láser
Ademais, este traballo explora tanto experimentalmente como teoricamente e revela o mecanismo de excitóns polarizados por exciton na realización de fontes láser continuas submicron. O acoplamiento de excitón de fotóns mellorado en perovskites submicrónica dá como resultado un aumento significativo do índice de refracción do grupo a uns 80, o que aumenta substancialmente a ganancia de modo para compensar a perda de modo. Isto tamén dá como resultado unha fonte láser submicron de perovskita cun factor de calidade de microcavidade efectiva maior e un ancho de liña de emisión máis estreito (figura 2). O mecanismo tamén ofrece novas ideas sobre o desenvolvemento de láseres de pequeno tamaño e baixo limiar baseados noutros materiais de semiconductores.
Figura 2. Mecanismo de fonte láser sub-micron usando polarizóns excitónicos
Song Jiepeng, un estudante de Zhibo 2020 da Escola de Ciencias de Materiais e Enxeñaría da Universidade de Pekín, é o primeiro autor do artigo, e a Universidade de Pekín é a primeira unidade do artigo. Zhang Qing e Xiong Qihua, profesor de física da Universidade de Tsinghua, son os autores correspondentes. O traballo contou co apoio da Fundación Nacional de Ciencias Naturais de China e a Fundación de Ciencias de Pequín para mozos destacados.
Tempo de publicación: setembro de 12-2023