Chuo Kikuu cha Peking kiligundua chanzo cha laser cha perovskite kisichozidi micron 1 ya mraba

Chuo Kikuu cha Peking kiligundua perovskite inayoendeleachanzo cha laserndogo kuliko micron 1 ya mraba
Ni muhimu kuunda chanzo cha leza chenye kuendelea na eneo la kifaa chini ya 1μm2 ili kukidhi mahitaji ya chini ya matumizi ya nishati ya muunganisho wa macho kwenye-chip (<10 fJ bit-1). Hata hivyo, kadiri ukubwa wa kifaa unavyopungua, upotevu wa macho na nyenzo huongezeka kwa kiasi kikubwa, kwa hivyo kufikia ukubwa wa kifaa kidogo cha micron na usukumaji unaoendelea wa vyanzo vya leza ni changamoto kubwa. Katika miaka ya hivi karibuni, vifaa vya halide perovskite vimepata tahadhari kubwa katika uwanja wa lasers inayoendelea ya pumped kutokana na faida yao ya juu ya macho na mali ya kipekee ya exciton polariton. Eneo la kifaa cha vyanzo vya leza inayoendelea ya perovskite iliyoripotiwa kufikia sasa bado ni kubwa kuliko 10μm2, na vyanzo vya leza ndogo ndogo vyote vinahitaji mwanga wa kupigika na msongamano wa juu wa nishati ya pampu ili kuchochea.

Ili kukabiliana na changamoto hii, kikundi cha utafiti cha Zhang Qing kutoka Shule ya Sayansi ya Nyenzo na Uhandisi ya Chuo Kikuu cha Peking kilifanikiwa kuandaa nyenzo za ubora wa juu za perovskite submicron single fuwele ili kufikia vyanzo endelevu vya kusukumia vya macho vyenye eneo la kifaa chini ya 0.65μm2. Wakati huo huo, photon imefunuliwa. Utaratibu wa exciton polariton katika mchakato wa lasing submicron kuendelea optically pumped inaeleweka kwa undani, ambayo inatoa wazo jipya kwa ajili ya maendeleo ya ndogo ya kawaida chini semiconductor lasers. Matokeo ya utafiti, yenye jina la "Wave Continuous Pumped Perovskite Lasers na Eneo la Kifaa Chini ya 1 μm2," ilichapishwa hivi karibuni katika Nyenzo za Juu.

Katika kazi hii, karatasi isokaboni ya perovskite CsPbBr3 ya mikroni moja ya fuwele ilitayarishwa kwenye substrate ya yakuti kwa uwekaji wa mvuke wa kemikali. Ilibainika kuwa uunganisho wa nguvu wa msisimko wa perovskite na picha za sauti za ukuta wa microcavity kwenye joto la kawaida ulisababisha kuundwa kwa polariton ya kusisimua. Kupitia mfululizo wa ushahidi, kama vile nguvu ya utokaji wa mstari hadi usio na mstari, upana wa mstari mwembamba, mabadiliko ya ugawanyaji chafu na mageuzi ya upatanishi wa anga kwenye kizingiti, lasi ya umeme inayosukumwa kwa macho ya kioo cha CsPbBr3 ya ukubwa mdogo wa micron imethibitishwa, na eneo la kifaa. ni chini ya 0.65μm2. Wakati huo huo, iligundua kuwa kizingiti cha chanzo cha laser submicron kinalinganishwa na chanzo cha laser ya ukubwa mkubwa, na inaweza hata kuwa chini (Mchoro 1).

Kielelezo 1. CsPbBr3 inayoendelea optically pumpedchanzo cha mwanga cha laser

Zaidi ya hayo, kazi hii inachunguza kimajaribio na kinadharia, na kufichua utaratibu wa misisimko iliyo na polarized katika utambuzi wa vyanzo vya leza ndogo ndogo. Uunganisho ulioimarishwa wa photon-exciton katika submicron perovskites husababisha ongezeko kubwa la faharasa ya refractive ya kikundi hadi 80, ambayo huongeza kwa kiasi kikubwa faida ya modi ili kufidia hasara ya modi. Hii pia husababisha chanzo cha leza ya perovskite submicron chenye kipengele cha ubora wa hali ya juu cha microcavity na upana mdogo wa utoaji (Mchoro 2). Utaratibu huo pia hutoa maarifa mapya katika ukuzaji wa leza za ukubwa mdogo, wa kiwango cha chini kulingana na nyenzo zingine za semiconductor.

Kielelezo 2. Utaratibu wa chanzo cha laser ndogo ya micron kwa kutumia polarizoni za excitonic

Song Jiepeng, mwanafunzi wa Zhibo 2020 kutoka Shule ya Sayansi ya Vifaa na Uhandisi ya Chuo Kikuu cha Peking, ndiye mwandishi wa kwanza wa karatasi hiyo, na Chuo Kikuu cha Peking ndicho kitengo cha kwanza cha karatasi. Zhang Qing na Xiong Qihua, profesa wa Fizikia katika Chuo Kikuu cha Tsinghua, ni waandishi sambamba. Kazi hiyo iliungwa mkono na Wakfu wa Kitaifa wa Sayansi ya Asili wa China na Wakfu wa Sayansi wa Beijing kwa Vijana Bora.