Universiteti i Pekinit realizoi një perovskite të vazhdueshmeburim lazerimë i vogël se 1 mikron katror
Është e rëndësishme të ndërtohet një burim lazeri i vazhdueshëm me një sipërfaqe të pajisjes më të vogël se 1μm2 për të përmbushur kërkesën e konsumit të ulët të energjisë së ndërlidhjes optike në çip (<10 fJ bit-1). Megjithatë, ndërsa madhësia e pajisjes zvogëlohet, humbjet optike dhe të materialit rriten ndjeshëm, kështu që arritja e madhësisë së pajisjes nën-mikron dhe pompimit optik të vazhdueshëm të burimeve lazer është jashtëzakonisht sfiduese. Në vitet e fundit, materialet e perovskitit halide kanë marrë vëmendje të gjerë në fushën e lazerëve të pompuar optikisht të vazhdueshëm për shkak të fitimit të tyre të lartë optik dhe vetive unike të polaritonit të eksitonit. Sipërfaqja e pajisjes së burimeve të lazerit të vazhdueshëm perovskite të raportuara deri më tani është ende më e madhe se 10μm2, dhe burimet lazer nën-mikron kërkojnë dritë pulsuese me dendësi më të lartë të energjisë së pompimit për të stimuluar.
Në përgjigje të kësaj sfide, grupi kërkimor i Zhang Qing nga Shkolla e Shkencës dhe Inxhinierisë së Materialeve të Universitetit të Pekinit përgatiti me sukses materiale perovskite me kristal të vetëm submikron me cilësi të lartë për të arritur burime lazeri optik me pompim të vazhdueshëm me një sipërfaqe pajisjeje deri në 0.65μm2. Në të njëjtën kohë, zbulohet fotoni. Mekanizmi i polaritonit të eksitonit në procesin e lazerimit me pompim optik të vazhdueshëm submikron është kuptuar thellësisht, gjë që ofron një ide të re për zhvillimin e lazerëve gjysmëpërçues me prag të ulët me madhësi të vogël. Rezultatet e studimit, të titulluar "Lazerë Perovskite me Pompë Valësh të Vazhdueshme me Sipërfaqe Pajisjeje nën 1 μm2", u botuan së fundmi në Advanced Materials.
Në këtë punim, fleta mikronike e kristalit të vetëm të perovskitit CsPbBr3 u përgatit në substratin e safirit me anë të depozitimit kimik të avullit. U vu re se çiftëzimi i fortë i eksitoneve të perovskitit me fotonet e mikrozgavrës së murit të zërit në temperaturën e dhomës rezultoi në formimin e polaritonit eksitonik. Nëpërmjet një sërë provash, të tilla si intensiteti i emetimit linear në jolinear, gjerësia e ngushtë e vijës, transformimi i polarizimit të emetimit dhe transformimi i koherencës hapësinore në prag, konfirmohet lazeri fluoreshent i pompuar optikisht i kristalit të vetëm CsPbBr3 me madhësi nën-mikron, dhe zona e pajisjes është aq e ulët sa 0.65μm2. Në të njëjtën kohë, u zbulua se pragu i burimit të lazerit nën-mikron është i krahasueshëm me atë të burimit të lazerit me madhësi të madhe, dhe mund të jetë edhe më i ulët (Figura 1).
Figura 1. CsPbBr3 nënmikron i pompuar optikisht vazhdimishtburim drite lazeri
Për më tepër, kjo punë eksploron si eksperimentalisht ashtu edhe teorikisht, dhe zbulon mekanizmin e eksitoneve të polarizuara me eksiton në realizimin e burimeve të vazhdueshme lazer nënmikron. Çiftëzimi i përmirësuar foton-eksiton në perovskitet nënmikron rezulton në një rritje të konsiderueshme të indeksit të thyerjes së grupit në rreth 80, gjë që rrit ndjeshëm fitimin e modës për të kompensuar humbjen e modës. Kjo gjithashtu rezulton në një burim lazeri nënmikron perovskite me një faktor më të lartë efektiv të cilësisë së mikrokavitetit dhe një gjerësi më të ngushtë të vijës së emetimit (Figura 2). Mekanizmi gjithashtu ofron njohuri të reja mbi zhvillimin e lazerëve të vegjël me prag të ulët bazuar në materiale të tjera gjysmëpërçuese.
Figura 2. Mekanizmi i burimit lazer nën-mikron duke përdorur polarizone eksitonike
Song Jiepeng, një student i vitit 2020 i Zhibo nga Shkolla e Shkencës dhe Inxhinierisë së Materialeve të Universitetit të Pekinit, është autori i parë i punimit, dhe Universiteti i Pekinit është njësia e parë e punimit. Zhang Qing dhe Xiong Qihua, profesor i Fizikës në Universitetin Tsinghua, janë autorët përkatës. Puna u mbështet nga Fondacioni Kombëtar i Shkencave Natyrore të Kinës dhe Fondacioni i Shkencës i Pekinit për të Rinj të Shquar.
Koha e postimit: 12 shtator 2023