Universiteti i Pekinit realizoi një burim lazer të vazhdueshëm perovskite më të vogël se 1 mikron katror

Universiteti i Pekinit realizoi një perovskite të vazhdueshmeburim lazermë i vogël se 1 mikron katror
Është e rëndësishme të ndërtohet një burim i vazhdueshëm lazer me një sipërfaqe pajisjeje më pak se 1μm2 për të përmbushur kërkesat e konsumit të ulët të energjisë për ndërlidhjen optike në çip (<10 fJ bit-1).Megjithatë, ndërsa madhësia e pajisjes zvogëlohet, humbjet optike dhe materiale rriten ndjeshëm, kështu që arritja e madhësisë së pajisjes nën mikron dhe pompimi optik i vazhdueshëm i burimeve lazer është jashtëzakonisht sfiduese.Vitet e fundit, materialet halide perovskite kanë marrë një vëmendje të gjerë në fushën e lazerëve me pompim optik të vazhdueshëm për shkak të fitimit të tyre të lartë optik dhe vetive unike të polaritonit të eksitonit.Sipërfaqja e pajisjes e burimeve të vazhdueshme lazer perovskite të raportuara deri më tani është ende më e madhe se 10μm2, dhe burimet lazer nën mikron kërkojnë të gjitha dritë pulsuese me densitet më të lartë të energjisë së pompës për t'u stimuluar.

Në përgjigje të kësaj sfide, grupi hulumtues i Zhang Qing nga Shkolla e Shkencës dhe Inxhinierisë së Materialeve të Universitetit të Pekinit përgatiti me sukses materiale me një kristal nën mikron perovskite me cilësi të lartë për të arritur burime lazeri me pompim optik të vazhdueshëm me një sipërfaqe pajisjeje deri në 0.65μm2.Në të njëjtën kohë, fotoni zbulohet.Kuptohet thellësisht mekanizmi i eksiton polaritonit në procesin e lazimit me pompim optik të vazhdueshëm nën mikron, i cili 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 të pompuar me valë të vazhdueshme me sipërfaqe pajisjeje nën 1 μm2", u botuan së fundmi në Advanced Materials.

Në këtë punim, fleta mikronike e perovskitit inorganik CsPbBr3 me një kristal të vetëm u përgatit mbi nënshtresë safiri me depozitim kimik të avullit.U vu re se bashkimi i fortë i eksitoneve të perovskitit me fotonet e mikrokavitetit të murit të zërit në temperaturën e dhomës rezultoi në formimin e polaritonit eksitonik.Nëpërmjet një sërë dëshmish, të tilla si intensiteti i emetimit linear në jolinear, gjerësia e ngushtë e linjës, transformimi i polarizimit të emetimit dhe transformimi i koherencës hapësinore në prag, konfirmohet laza e fluoreshencës me pompim optik të vazhdueshëm të kristalit CsPbBr3 me madhësi nën mikron, dhe zona e pajisjes është deri në 0.65μm2.Në të njëjtën kohë, u zbulua se pragu i burimit lazer nën mikron është i krahasueshëm me atë të burimit lazer me madhësi të madhe dhe mund të jetë edhe më i ulët (Figura 1).

Figura 1. Nënmikron CsPbBr3 me pompim optik të vazhdueshëmburim drite lazer

Më tej, kjo punë eksploron si eksperimentalisht ashtu edhe teorikisht, dhe zbulon mekanizmin e eksitoneve të polarizuara nga eksiton në realizimin e burimeve të vazhdueshme lazer nën mikron.Lidhja e përmirësuar e foton-eksitonit në perovskitet nën mikron rezulton në një rritje të konsiderueshme të indeksit të thyerjes së grupit në rreth 80, gjë që rrit ndjeshëm fitimin e modalitetit për të kompensuar humbjen e modalitetit.Kjo rezulton gjithashtu në një burim lazeri nën mikron perovskite me një faktor cilësie më të lartë efektiv të mikrokavitetit dhe një gjerësi linjë më të ngushtë emetimi (Figura 2).Mekanizmi gjithashtu ofron njohuri të reja në zhvillimin e lazerëve me madhësi të vogël, me prag të ulët, të bazuar në materiale të tjera gjysmëpërçuese.

Figura 2. Mekanizmi i burimit lazer nën mikron duke përdorur polarizonet eksitonike

Song Jiepeng, një student i Zhibo 2020 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 Shkencës i Pekinit për të rinjtë e shquar.