Pekingi ülikool mõistis perovskite pidevatlaserallikasväiksem kui 1 ruut mikron
Oluline on konstrueerida pidev laserallikas, mille seadme pindala on alla 1 μm2, et täita kiibil oleva optilise ühenduse madala energiatarbimise nõue (<10 FJ Bit-1). Kuna seadme suurus väheneb, suureneb optilised ja materjalid kadusid märkimisväärselt, seega on sub-mikroniseadme suuruse saavutamine ja laseriallikate pideva optilise pumpamine äärmiselt keeruline. Viimastel aastatel on halogeniidperovskite materjalid pälvinud ulatuslikku tähelepanu pidevate optiliselt pumbatavate laserite valdkonnas tänu nende kõrge optilise võimenduse ja ainulaadsete Exciton Polariton omaduste tõttu. Perovskite'i pidevate laseriallikate seadme piirkond on senist teatatud endiselt suurem kui 10 μm2 ja sumbikricroni laserelikad vajavad kõik impulssituli, mille stimuleerimiseks on suurem pumba energiatihedus.
Vastuseks sellele väljakutsele valmistas Pekingi ülikooli materjaliteaduse ja inseneri kooli Zhang Qingi uurimisrühm edukalt kvaliteetseid Perovskite submikronide üksikkristallmaterjale, et saavutada pidevaid optilisi pumpamislasseriallikaid seadmega, mis on nii madal kui 0,65 μm2. Samal ajal paljastatakse footon. Submikronite pideva optiliselt pumbatud lasimisprotsessi mehhanism Exxiton Polariton on sügavalt mõistetav, mis annab uue idee väikese madala lävega pooljuhtide laserite väljatöötamiseks. Uuringu tulemused pealkirjaga “Pidev laine pumbatud perovskite laserid, mille seadme pindala oli alla 1 μm2” avaldati hiljuti täiustatud materjalides.
Selles töös valmistati safiiri substraadile anorgaaniline perovskite CSPBBR3 üksikkristall -mikronileht keemilise aurude sadestumisega. Täheldati, et perovskite'i eksitonide tugev sidumine helide seina mikrolahuse footonitega toatemperatuuril põhjustas eksitoonilise polaritoni moodustumise. Tegeduste seeria kaudu, näiteks lineaarse kuni mittelineaarse emissiooni intensiivsus, kitsa joonelaiuse, heitkoguste polarisatsiooni muundamine ja ruumilise sidususe muundamine läve korral, kinnitatakse sub-mikronisuuruses CSPBBR3 üksikute kristallide pidev optiliselt pumbatud fluorestsentslaas ja seadme pindala on nii madal kui 0,65 μm2. Samal ajal leiti, et submikronilise laseri allika lävi on võrreldav suuremahulise laseri allika omaga ja võib olla isegi madalam (joonis 1).
Joonis 1. Pidev optiliselt pumbatud submikron CSPBBR3laservalgusallikas
Lisaks uurib see töö nii eksperimentaalselt kui ka teoreetiliselt ning paljastab eksitoonipolariseeritud eksitonide mehhanismi submikronide pidevate laseriallikate realiseerimisel. Submikronide perovskiitide täiustatud footoniekskitoonide sidumine põhjustab rühma murdumisnäitaja märkimisväärset suurenemist umbes 80-ni, mis suurendab oluliselt režiimi võimendust, et kompenseerida režiimi kadu. Selle tulemuseks on ka Perovskite submikronlaseri allikas, millel on kõrgem efektiivne mikrolagaduse kvaliteedifaktor ja kitsam heite liinilaius (joonis 2). Mehhanism annab ka uute ülevaate väikeste, madala lävega laserite väljatöötamisest, mis põhinevad muudel pooljuhtmaterjalidel.
Joonis 2
Song Jiepeng, Pekingi ülikooli materjaliteaduse ja inseneri kooli 2020. aasta zhihi õpilane, on paberi esimene autor ja Pekingi ülikool on paberi esimene üksus. Vastavad autorid on Tsinghua ülikooli füüsikaprofessor Zhang Qing ja Xiong Qihua. Teos toetas Hiina Riiklik Loodusteaduste Sihtasutus ja silmapaistvate noorte Pekingi teadusfond.
Postiaeg: 12. september2023