Universitatea din Peking a realizat o sursă laser continuă de perovskit mai mică de 1 micron pătrat

Universitatea din Beijing a realizat o perovskită continuăsursa lasermai mic de 1 micron pătrat
Este important să construiți o sursă laser continuă cu o suprafață a dispozitivului mai mică de 1 μm2 pentru a îndeplini cerința de consum redus de energie a interconectarii optice pe cip (<10 fJ bit-1).Cu toate acestea, pe măsură ce dimensiunea dispozitivului scade, pierderile optice și de material cresc semnificativ, astfel încât obținerea unei dimensiuni sub-micronice a dispozitivului și pomparea optică continuă a surselor laser este extrem de dificilă.În ultimii ani, materialele perovskite cu halogenură au primit o atenție extinsă în domeniul laserelor pompate optic continuu datorită câștigului lor optic ridicat și proprietăților unice de polariton exciton.Suprafața dispozitivului a surselor laser continue de perovskit raportată până acum este încă mai mare de 10 μm2, iar sursele laser submicronice necesită toate lumină pulsată cu o densitate mai mare a energiei pompei pentru stimulare.

Ca răspuns la această provocare, grupul de cercetare al lui Zhang Qing de la Școala de Știința și Ingineria Materialelor de la Universitatea din Peking a pregătit cu succes materiale de înaltă calitate submicronice monocristal de perovskit pentru a obține surse laser de pompare optică continuă cu o suprafață a dispozitivului de până la 0,65 μm2.În același timp, fotonul este dezvăluit.Mecanismul polaritonului excitonului în procesul de laserizare pompat optic continuu submicron este profund înțeles, ceea ce oferă o idee nouă pentru dezvoltarea laserelor semiconductoare cu prag scăzut de dimensiuni mici.Rezultatele studiului, intitulat „Laser perovskit pompat cu undă continuă cu suprafața dispozitivului sub 1 μm2”, au fost publicate recent în Advanced Materials.

În această lucrare, foaia de micron monocristal de perovskit anorganic CsPbBr3 a fost preparată pe substrat de safir prin depunere chimică de vapori.S-a observat că cuplarea puternică a excitonilor de perovskit cu fotonii microcavității peretelui sonor la temperatura camerei a dus la formarea polaritonului excitonic.Printr-o serie de dovezi, cum ar fi intensitatea emisiei liniară până la neliniară, lățimea liniei înguste, transformarea polarizării emisiei și transformarea coerenței spațiale la prag, laza de fluorescență pompată optic continuă a cristalului unic CsPbBr3 de dimensiuni submicronice este confirmată și zona dispozitivului. este de până la 0,65μm2.În același timp, s-a constatat că pragul sursei laser submicron este comparabil cu cel al sursei laser de dimensiuni mari și poate fi chiar mai mic (Figura 1).

Figura 1. CsPbBr3 submicronic pompat optic continuusursă de lumină laser

În plus, această lucrare explorează atât experimental, cât și teoretic și dezvăluie mecanismul excitonilor polarizați cu exciton în realizarea surselor laser continue submicronice.Cuplarea foton-exciton îmbunătățită în perovskiții submicronici are ca rezultat o creștere semnificativă a indicelui de refracție a grupului la aproximativ 80, ceea ce crește substanțial câștigul modului pentru a compensa pierderea modului.Acest lucru are ca rezultat, de asemenea, o sursă laser submicron de perovskit cu un factor de calitate mai eficient al microcavității și o lățime de linie de emisie mai îngustă (Figura 2).Mecanismul oferă, de asemenea, noi perspective asupra dezvoltării laserelor de dimensiuni mici, cu prag scăzut, bazate pe alte materiale semiconductoare.

Figura 2. Mecanismul sursei laser sub-micron folosind polarize excitonice

Song Jiepeng, un student Zhibo din 2020 de la Școala de Știința Materialelor și Inginerie a Universității din Peking, este primul autor al lucrării, iar Universitatea Peking este prima unitate a lucrării.Zhang Qing și Xiong Qihua, profesor de fizică la Universitatea Tsinghua, sunt autorii corespunzători.Lucrarea a fost susținută de Fundația Națională de Științe Naturale din China și de Fundația de Știință din Beijing pentru Tineri Remarcabili.