Peking Üniversitesi sürekli bir perovskit fark ettilazer kaynağı1 kare mikrondan daha küçük
Çip üzerindeki optik ara bağlantının (<10 FJ bit-1) düşük enerji tüketimi gereksinimini karşılamak için 1μm2'den daha düşük bir cihaz alanına sahip sürekli bir lazer kaynağı oluşturmak önemlidir. Bununla birlikte, cihaz boyutu azaldıkça, optik ve malzeme kayıpları önemli ölçüde artar, bu nedenle mikron altı cihaz boyutuna ve lazer kaynaklarının sürekli optik pompalamasının elde edilmesi son derece zordur. Son yıllarda, halide perovskit malzemeleri, yüksek optik kazançları ve benzersiz eksiton polariton özellikleri nedeniyle sürekli optik olarak pompalanan lazerler alanında büyük ilgi görmüştür. Şimdiye kadar bildirilen perovskit sürekli lazer kaynaklarının cihaz alanı hala 10μm2'den büyüktür ve submikron lazer kaynaklarının hepsi, uyarmak için daha yüksek pompa enerjisi yoğunluğuna sahip darbeli ışık gerektirir.
Bu zorluğa yanıt olarak, Peking Üniversitesi Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Okulu'ndan Zhang Qing araştırma grubu, 0.65μm2'ye kadar düşük bir cihaz alanına sahip sürekli optik pompalama lazer kaynaklarını elde etmek için yüksek kaliteli perovskit submicron tek kristal malzemeleri başarıyla hazırladı. Aynı zamanda, foton ortaya çıkar. Submikron sürekli optik olarak pompalanan lazing işlemindeki eksiton polariton mekanizması derinden anlaşılmıştır, bu da küçük boyutlu düşük eşik yarı iletken lazerlerin geliştirilmesi için yeni bir fikir sağlar. “1 μm2'nin altındaki cihaz alanına sahip sürekli dalga pompalanan perovskit lazerleri” başlıklı çalışmanın sonuçları yakın zamanda gelişmiş malzemelerde yayınlanmıştır.
Bu çalışmada, inorganik perovskit CSPBBR3 tek kristal mikron tabakası, kimyasal buhar birikimi ile safir substrat üzerinde hazırlandı. Perovskit eksitonlarının oda sıcaklığında ses duvarı mikro -fotonları ile güçlü birleştirilmesinin eksitonik polariton oluşumuyla sonuçlandığı gözlenmiştir. Doğrusal ila doğrusal olmayan emisyon yoğunluğu, dar çizgi genişliği, emisyon polarizasyon dönüşümü ve eşikte uzamsal tutarlılık dönüşümü gibi bir dizi kanıtla, sürekli olarak optik olarak pompalanan floresan lase, mikron büyüklüğünde CSPBBR3 tek kristalinin doğrulanmıştır ve cihaz alanı 0.65μm2 kadar düşüktür. Aynı zamanda, submikron lazer kaynağının eşiğinin büyük boyutlu lazer kaynağının eşiğiyle karşılaştırılabilir olduğu ve daha da düşük olabileceği bulunmuştur (Şekil 1).
Şekil 1.Lazer Işık Kaynağı
Ayrıca, bu çalışma hem deneysel hem de teorik olarak araştırılmaktadır ve submikron sürekli lazer kaynaklarının gerçekleştirilmesinde eksiton-polarize eksitonların mekanizmasını ortaya koymaktadır. Submikron perovskitlerindeki gelişmiş foton-ekskiton bağlantısı, grup kırılma indisinde yaklaşık 80'e kadar önemli bir artışla sonuçlanır, bu da mod kaybını telafi etmek için mod kazancını önemli ölçüde artırır. Bu aynı zamanda daha yüksek etkili mikrokavite kalite faktörü ve daha dar bir emisyon hat genişliğine sahip bir perovskit submikron lazer kaynağı ile sonuçlanır (Şekil 2). Mekanizma ayrıca, diğer yarı iletken malzemelere dayanan küçük boyutlu, düşük eşikli lazerlerin geliştirilmesi hakkında yeni bilgiler sağlar.
Şekil 2. Eksitonik polarizonlar kullanan mikron altı lazer kaynağının mekanizması
Peking Üniversitesi Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Okulu'ndan 2020 Zhibo öğrencisi olan Song Jiepeng, makalenin ilk yazarıdır ve Peking Üniversitesi makalenin ilk birimidir. Tsinghua Üniversitesi Fizik Profesörü Zhang Qing ve Xiong Qihua, ilgili yazarlardır. Çalışma, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı ve Pekin Bilim Vakfı tarafından desteklendi.
Gönderme Zamanı: Eylül-12-2023