Đại học Bắc Kinh nhận ra một nguồn laser liên tục perovskite nhỏ hơn 1 micron vuông

Đại học Bắc Kinh nhận ra một perovskite liên tụcNguồn laserNhỏ hơn 1 micron vuông
Điều quan trọng là xây dựng một nguồn laser liên tục với diện tích thiết bị dưới 1μm2 để đáp ứng yêu cầu tiêu thụ năng lượng thấp của kết nối quang học trên chip (<10 fj bit-1). Tuy nhiên, khi kích thước thiết bị giảm, tổn thất quang học và vật liệu tăng đáng kể, do đó, việc đạt được kích thước thiết bị phụ và bơm quang liên tục của các nguồn laser là vô cùng khó khăn. Trong những năm gần đây, các vật liệu halogen perovskite đã nhận được sự chú ý sâu rộng trong lĩnh vực laser được bơm quang liên tục do mức tăng quang học cao và các đặc tính phân cực exciton độc đáo của chúng. Diện tích thiết bị của các nguồn laser liên tục perovskite được báo cáo cho đến nay vẫn lớn hơn 10μm2 và các nguồn laser Subicron đều yêu cầu ánh sáng xung với mật độ năng lượng bơm cao hơn để kích thích.

Để đối phó với thách thức này, nhóm nghiên cứu của Zhang Qing từ Trường Khoa học Vật liệu và Kỹ thuật của Đại học Bắc Kinh đã chuẩn bị thành công các vật liệu tinh thể đơn chất chất lượng cao chất lượng cao để đạt được các nguồn laser bơm quang liên tục với diện tích thiết bị thấp tới 0,65μm2. Đồng thời, photon được tiết lộ. Cơ chế của exciton polariton trong quá trình phát sáng được bơm quang liên tục được hiểu sâu, cung cấp một ý tưởng mới cho sự phát triển của các laser bán dẫn ngưỡng thấp kích thước nhỏ. Kết quả của nghiên cứu, có tiêu đề là sóng liên tục được bơm laser perovskite với diện tích thiết bị dưới 1 μm2, gần đây đã được công bố trong các vật liệu tiên tiến.

Trong công việc này, tấm micron đơn tinh thể perovskite vô cơ đã được điều chế trên chất nền sapphire bằng cách lắng đọng hơi hóa học. Nó đã được quan sát thấy rằng sự kết hợp mạnh mẽ của các exciton perovskite với các photon vi trọng lực thành âm thanh ở nhiệt độ phòng dẫn đến sự hình thành phân cực excitonic. Thông qua một loạt các bằng chứng, chẳng hạn như cường độ phát xạ tuyến tính đến phi tuyến, chiều rộng đường hẹp, biến đổi phân cực phát xạ và biến đổi kết hợp không gian ở ngưỡng, lớp huỳnh quang được bơm quang liên tục của CSPBBR3 có kích thước phụ CSPBR3 được xác nhận và diện tích thiết bị thấp. Đồng thời, người ta thấy rằng ngưỡng của nguồn laser Subicron có thể so sánh với nguồn laser có kích thước lớn và thậm chí có thể thấp hơn (Hình 1).

Hình 1. CSPBBR3 được bơm qua quang liên tụcNguồn ánh sáng laser

Hơn nữa, công trình này khám phá cả về mặt thực nghiệm và lý thuyết, và cho thấy cơ chế của các exciton phân cực exciton trong việc hiện thực hóa các nguồn laser liên tục phụ. Khớp nối Exciton Photon-Exciton nâng cao trong Subicron Perovskites dẫn đến sự gia tăng đáng kể chỉ số khúc xạ của nhóm lên khoảng 80, điều này làm tăng đáng kể mức tăng chế độ để bù cho việc mất chế độ. Điều này cũng dẫn đến nguồn laser perovskite subicron với yếu tố chất lượng vi trọng lực hiệu quả cao hơn và độ rộng phát xạ hẹp hơn (Hình 2). Cơ chế cũng cung cấp những hiểu biết mới về sự phát triển của các laser kích thước nhỏ, ngưỡng thấp dựa trên các vật liệu bán dẫn khác.

Hình 2. Cơ chế của nguồn laser phụ micron sử dụng các phân cực excitonic

Song Jiepeng, một sinh viên Zhibo năm 2020 của Trường Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu của Đại học Bắc Kinh, là tác giả đầu tiên của bài báo, và Đại học Bắc Kinh là đơn vị đầu tiên của bài báo. Zhang Qing và Xiong Qihua, Giáo sư Vật lý tại Đại học Tsinghua, là những tác giả tương ứng. Công trình được hỗ trợ bởi Quỹ Khoa học Tự nhiên Quốc gia Trung Quốc và Quỹ Khoa học Bắc Kinh cho những người trẻ xuất sắc.