Pekin Üniversitesi, perovskit sürekliliğini gerçekleştirdilazer kaynağı1 mikron kareden daha küçük
Yonga üstü optik bağlantının (<10 fJ bit-1) düşük enerji tüketimi gereksinimini karşılamak için 1μm2'den daha küçük bir cihaz alanına sahip sürekli bir lazer kaynağı oluşturmak önemlidir. Ancak, cihaz boyutu küçüldükçe optik ve malzeme kayıpları önemli ölçüde artar, bu nedenle alt mikron cihaz boyutuna ulaşmak ve lazer kaynaklarının sürekli optik pompalanması son derece zordur. Son yıllarda, yüksek optik kazanımları ve benzersiz eksiton polariton özellikleri nedeniyle halojenür perovskit malzemeler sürekli optik pompalı lazerler alanında yoğun ilgi görmüştür. Şimdiye kadar bildirilen perovskit sürekli lazer kaynaklarının cihaz alanı hala 10μm2'den büyüktür ve alt mikron lazer kaynaklarının tümü uyarmak için daha yüksek pompa enerji yoğunluğuna sahip darbeli ışık gerektirir.
Bu zorluğa yanıt olarak, Pekin Üniversitesi Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Okulu'ndan Zhang Qing'in araştırma grubu, 0,65 μm2 kadar düşük bir cihaz alanına sahip sürekli optik pompalama lazer kaynakları elde etmek için yüksek kaliteli perovskit alt mikron tek kristal malzemeleri başarıyla hazırladı. Aynı zamanda foton ortaya çıkarıldı. Alt mikron sürekli optik pompalamalı lazerleme sürecinde eksiton polaritonunun mekanizması derinlemesine anlaşılmıştır ve bu, küçük boyutlu düşük eşikli yarı iletken lazerlerin geliştirilmesi için yeni bir fikir sağlamaktadır. "1 μm2'nin Altında Cihaz Alanına Sahip Sürekli Dalga Pompalı Perovskit Lazerler" başlıklı çalışmanın sonuçları yakın zamanda Advanced Materials'da yayınlandı.
Bu çalışmada, safir alt tabaka üzerinde kimyasal buhar biriktirme yoluyla inorganik perovskit CsPbBr3 tek kristal mikron tabakası hazırlandı. Perovskit eksitonlarının oda sıcaklığında ses duvarı mikro boşluk fotonlarıyla güçlü bir şekilde birleşmesinin eksitonik polariton oluşumuyla sonuçlandığı gözlemlendi. Doğrusaldan doğrusal olmayan emisyon yoğunluğu, dar çizgi genişliği, emisyon polarizasyon dönüşümü ve eşikte uzaysal koherans dönüşümü gibi bir dizi kanıt aracılığıyla, alt mikron boyutlu CsPbBr3 tek kristalinin sürekli optik olarak pompalanan floresan lazeri doğrulandı ve cihaz alanı 0,65 μm2 kadar düşük. Aynı zamanda, alt mikron lazer kaynağının eşiğinin büyük boyutlu lazer kaynağının eşiğine benzer olduğu ve hatta daha düşük olabileceği bulundu (Şekil 1).
Şekil 1. Sürekli optik olarak pompalanan alt mikron CsPbBr3lazer ışık kaynağı
Ayrıca, bu çalışma hem deneysel hem de teorik olarak araştırma yapar ve submikron sürekli lazer kaynaklarının gerçekleştirilmesinde eksiton-polarize eksitonların mekanizmasını ortaya koyar. Submikron perovskitlerdeki geliştirilmiş foton-eksiton kuplajı, grup kırılma indeksinde yaklaşık 80'e kadar önemli bir artışla sonuçlanır ve bu da mod kaybını telafi etmek için mod kazanımını önemli ölçüde artırır. Bu ayrıca daha yüksek etkili mikro boşluk kalite faktörüne ve daha dar bir emisyon hattı genişliğine sahip bir perovskit submikron lazer kaynağıyla sonuçlanır (Şekil 2). Mekanizma ayrıca diğer yarı iletken malzemelere dayalı küçük boyutlu, düşük eşikli lazerlerin geliştirilmesine ilişkin yeni bakış açıları sağlar.
Şekil 2. Eksitonik polarizonlar kullanan alt mikron lazer kaynağının mekanizması
Pekin Üniversitesi Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Okulu'ndan 2020 Zhibo öğrencisi Song Jiepeng makalenin ilk yazarıdır ve Pekin Üniversitesi makalenin ilk birimidir. Zhang Qing ve Tsinghua Üniversitesi'nde Fizik profesörü olan Xiong Qihua ilgili yazarlardır. Çalışma Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı ve Üstün Genç İnsanlar için Pekin Bilim Vakfı tarafından desteklenmiştir.
Gönderi zamanı: Sep-12-2023