אוניברסיטת פקין הבינה פרובסקייט רציפהמקור לייזרקטן מ- 1 מיקרון מרובע
חשוב לבנות מקור לייזר רציף עם אזור מכשיר פחות מ- 1 מיקרומטר 2 כדי לעמוד בדרישת צריכת האנרגיה הנמוכה של חיבור אופטי על השבב (<10 FJ BIT-1). עם זאת, ככל שגודל המכשיר יורד, הפסדים אופטיים וחומרים גדלים באופן משמעותי, כך שהשגת גודל מכשיר תת-מיקרון ושאיבה אופטית רציפה של מקורות לייזר היא מאתגרת ביותר. בשנים האחרונות חומרי Halide Perovskite זכו לתשומת לב נרחבת בתחום לייזרים שנשאבו אופטית רצופים בגלל הרווח האופטי הגבוה שלהם ותכונות האקסיטון הפולאריטון הייחודיות שלהם. שטח המכשיר של מקורות לייזר רציפים של perovskite המדווחים עד כה הוא עדיין גדול מ- 10 מיקרומטר 2, ומקורות לייזר Submicron כולם דורשים אור פועם עם צפיפות אנרגיית משאבה גבוהה יותר כדי לעורר.
בתגובה לאתגר זה, קבוצת המחקר של ג'אנג צ'ינג מבית הספר למדעי החומרים וההנדסה של אוניברסיטת פקין הכינה בהצלחה חומרי קריסטל יחידים של Submicron באיכות גבוהה כדי להשיג מקורות לייזר שאיבה אופטית מתמשכת עם אזור מכשירים נמוך עד 0.65 מיקרומטר. יחד עם זאת, הפוטון מתגלה. המנגנון של אקסיטון פולאריטון בתהליך הרציף המוזר של Submicron, מובן עמוק, המספק רעיון חדש לפיתוח לייזרי מוליכים למחצה נמוך בגודל נמוך בגודל קטן. תוצאות המחקר, שכותרתו "גלים רצופים שאמו של לייזרים פרובסקייט עם שטח המכשיר מתחת למיקרומטר 2", פורסמו לאחרונה בחומרים מתקדמים.
בעבודה זו הוכן גיליון המיקרון היחיד של Perovskite CspbBR3 האורגני על מצע ספיר על ידי תצהיר אדי כימי. נצפה כי הצימוד החזק של אקסיטונים perovskite עם פוטונים מיקרו -גבוליים של קיר הקול בטמפרטורת החדר הביא להיווצרות של פולריטון אקסיטוני. באמצעות סדרה של עדויות, כמו עוצמת פליטה ליניארית עד לא לינארית, רוחב קו צר, טרנספורמציה של קיטוב פליטה ושינוי קוהרנטיות מרחבית בסף, מאושר רציף של פלואורסצנט שנשאב באופן אופטי, ושטח המכשיר הוא גביש CSPBBR3 בגודל תת-מיקרון. במקביל, נמצא כי סף מקור הלייזר Submicron דומה לזה של מקור הלייזר הגדול, ויכול אפילו להיות נמוך יותר (איור 1).
איור 1. איור 1. Submicron CSPBBR3 רציף שנשאב באופן אופטימקור אור לייזר
יתר על כן, עבודה זו בוחנת הן בניסוי והן תיאורטית, ומגלה את המנגנון של אקסיטונים מקוטבים אקסיטון במימוש מקורות לייזר רציפים של Submicron. צימוד הפוטון-אקססיטון המשופר ב- Submicron perovskites מביא לעלייה משמעותית במדד השבירה הקבוצתי לכ- 80, מה שמגדיל באופן משמעותי את רווח המצב כדי לפצות על אובדן המצב. זה מביא גם למקור לייזר Submicron Submicron עם גורם איכותי יותר של מיקרו -חלל ורוחב קו פליטה צר יותר (איור 2). המנגנון מספק גם תובנות חדשות לגבי פיתוח לייזרים בגודל קטן, עם סף נמוך, המבוססים על חומרים מוליכים למחצה אחרים.
איור 2. איור 2. מנגנון מקור לייזר תת-מיקרון באמצעות מקוטב אקסיטוני
Song Jiepeng, סטודנטית ג'יבו משנת 2020 מבית הספר למדעי החומרים וההנדסה של אוניברסיטת פקין, היא הסופר הראשון של העיתון, ואוניברסיטת פקין היא היחידה הראשונה בעיתון. ג'אנג צ'ינג ו- Xiong Qihua, פרופסור לפיזיקה באוניברסיטת צינגהואה, הם המחברים המתאימים. העבודה נתמכה על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין והקרן למדע בייג'ינג לצעירים מצטיינים.
זמן הודעה: ספטמבר 12-2023