Universiteit fan Peking realisearre in perovskite trochgeandelaserboarnelytser as 1 fjouwerkante mikron
It is wichtich om in trochgeande laserboarne te bouwen mei in apparaatgebiet fan minder as 1μm2 om te foldwaan oan de eask foar leech enerzjyferbrûk fan optyske ynterferbining op 'e chip (<10 fJ bit-1). As de apparaatgrutte lykwols ôfnimt, nimme optyske en materiaalferliezen signifikant ta, sadat it berikken fan in apparaatgrutte fan submikron en trochgeande optyske pompen fan laserboarnen ekstreem útdaagjend is. Yn 'e ôfrûne jierren hawwe halide perovskitematerialen in soad omtinken krigen op it mêd fan trochgeande optysk pompte lasers fanwegen har hege optyske winst en unike exciton-polariton-eigenskippen. It apparaatgebiet fan perovskite trochgeande laserboarnen dy't oant no ta rapportearre binne, is noch altyd grutter as 10μm2, en submikron laserboarnen fereaskje allegear pulsearre ljocht mei in hegere pompenerzjytichtens om te stimulearjen.
As antwurd op dizze útdaging hat de ûndersyksgroep fan Zhang Qing fan 'e Skoalle foar Materiaalwittenskip en Technyk fan 'e Universiteit fan Peking mei súkses perovskite submikron ienkristalmaterialen fan hege kwaliteit taret om trochgeande optyske pompende laserboarnen te berikken mei in apparaatgebiet sa leech as 0,65 μm2. Tagelyk wurdt it foton ûntbleate. It meganisme fan exciton-polariton yn it submikron trochgeande optysk pompende laserproses wurdt djip begrepen, wat in nij idee leveret foar de ûntwikkeling fan lytse leechdrompel-healgeleiderlasers. De resultaten fan 'e stúdzje, mei de titel "Continuous Wave Pumped Perovskite Lasers with Device Area Below 1 μm2", waarden koartlyn publisearre yn Advanced Materials.
Yn dit wurk waard de anorganyske perovskite CsPbBr3 ienkristal mikronplaat taret op saffiersubstraat troch gemyske dampôfsetting. Der waard waarnommen dat de sterke koppeling fan perovskite-eksitonen mei de fotonen fan 'e lûdswand-mikroholte by keamertemperatuer resultearre yn 'e foarming fan eksitonysk polariton. Troch in searje bewiis, lykas lineêre oant net-lineêre emisje-yntensiteit, smelle linebreedte, emisjepolarisaasjetransformaasje en romtlike koherinsjetransformaasje by drompelwearde, wurdt de trochgeande optysk pompte fluoreszinsjelase fan submikron-grutte CsPbBr3 ienkristal befêstige, en it apparaatgebiet is sa leech as 0,65 μm2. Tagelyk waard fûn dat de drompelwearde fan 'e submikronlaserboarne fergelykber is mei dy fan 'e grutte laserboarne, en sels leger kin wêze (Ofbylding 1).
Figuer 1. Kontinu optysk pompt submikron CsPbBr3laserljochtboarne
Fierder ûndersiket dit wurk sawol eksperiminteel as teoretysk, en ûntbleatet it meganisme fan eksiton-polarisearre eksitonen yn 'e realisaasje fan submikron trochgeande laserboarnen. De ferbettere foton-eksiton-koppeling yn submikron perovskiten resulteart yn in wichtige tanimming fan 'e groepsbrekingsyndeks nei sawat 80, wat de modusfersterking substansjeel fergruttet om it modusferlies te kompensearjen. Dit resulteart ek yn in perovskite submikron laserboarne mei in hegere effektive mikrokavitykwaliteitsfaktor en in smelle emisjelinebreedte (figuer 2). It meganisme jout ek nije ynsjoggen yn 'e ûntwikkeling fan lytse, leechdrompelige lasers basearre op oare healgeleidermaterialen.
Figuer 2. Mechanisme fan sub-mikron laserboarne mei eksitonyske polarizons
Song Jiepeng, in Zhibo-studint út 2020 fan 'e Skoalle foar Materiaalkunde en Technyk fan 'e Universiteit fan Peking, is de earste auteur fan it artikel, en de Universiteit fan Peking is de earste ienheid fan it artikel. Zhang Qing en Xiong Qihua, heechlearaar Natuerkunde oan 'e Universiteit fan Tsinghua, binne de korrespondearjende auteurs. It wurk waard stipe troch de National Natural Science Foundation fan Sina en de Beijing Science Foundation foar Utmuntende Jonge Minsken.
Pleatsingstiid: 12 septimber 2023