أدركت جامعة بكين وجود مصدر ليزر مستمر في بيروفسكايت أصغر من ميكرون مربع واحد

أدركت جامعة بكين وجود بيروفسكايت مستمرمصدر الليزرأصغر من 1 ميكرون مربع
من المهم إنشاء مصدر ليزر مستمر مع مساحة جهاز أقل من 1μm2 لتلبية متطلبات استهلاك الطاقة المنخفضة للترابط البصري على الرقاقة (<10 FJ Bit-1). ومع ذلك ، مع انخفاض حجم الجهاز ، فإن الخسائر البصرية والمواد تزيد بشكل كبير ، لذلك فإن تحقيق حجم الجهاز الفرعي والضخ البصري المستمر لمصادر الليزر أمر صعب للغاية. في السنوات الأخيرة ، تلقت مواد هاليد بيروفسكايت اهتمامًا كبيرًا في مجال الليزر المستمر الضوئي بسبب مكاسبها البصرية عالية وخصائص Exciton Polariton الفريدة. لا تزال مساحة جهاز مصادر الليزر المستمرة التي تم الإبلاغ عنها حتى الآن أكبر من 10μM2 ، وتتطلب جميع مصادر الليزر تحت الميكرون الضوء النبضي مع كثافة طاقة مضخة أعلى لتحفيزها.

استجابة لهذا التحدي ، نجحت مجموعة الأبحاث في Zhang Qing من كلية علوم المواد والهندسة بجامعة بكين بنجاح في إعداد مواد بلورية فردية عالية الجودة بيروفسكايت لتحقيق مصادر ليزر ضخ بصري مستمر مع مساحة الجهاز منخفضة 0.65μm2. في الوقت نفسه ، تم الكشف عن الفوتون. إن آلية exciton polariton في عملية التحمل باللياسين المستمرة بصريًا ، مما يوفر فكرة جديدة لتطوير ليزر أشباه الموصلات منخفضة الحجم. تم نشر نتائج الدراسة ، بعنوان "الموجة المستمرة التي تم ضخ الليزر بيروفسكايت مع مساحة الجهاز التي تقل عن 1 ميكرون 2" ، مؤخرًا في مواد متقدمة.

في هذا العمل ، تم تحضير ورقة ميكرون بلورية واحدة من Perovskite غير العضوية على الركيزة الياقوت عن طريق ترسب البخار الكيميائي. وقد لوحظ أن الاقتران القوي لبروفسكايت excitons مع فوتونات الجدار الصوتي في درجة حرارة الغرفة أدت إلى تكوين polariton excitonic. من خلال سلسلة من الأدلة ، مثل شدة الانبعاثات الخطية إلى خطوط الانبعاثات ، وعرض الخط الضيق ، وتحول استقطاب الانبعاثات وتحول التماسك المكاني عند العتبة ، تم تأكيد مساحة مضان مضان مستمر بصريًا من 0.65μm2. في الوقت نفسه ، تبين أن عتبة مصدر ليزر تحت الميكرون قابلة للمقارنة مع مصدر ليزر كبير الحجم ، ويمكن أن يكون أقل (الشكل 1).

الشكل 1.مصدر ضوء الليزر

علاوة على ذلك ، يستكشف هذا العمل تجريبياً ونظريًا ، ويكشف عن آلية الإثارات المستقطبة في إكسيتون في تحقيق مصادر ليزر مستمرة. يؤدي اقتران الفوتون-Exciton المحسن في Perovskites submicron إلى زيادة كبيرة في مؤشر الانكسار الجماعي إلى حوالي 80 ، مما يزيد بشكل كبير من زيادة الوضع للتعويض عن فقدان الوضع. ينتج عن ذلك أيضًا مصدر ليزر فرعي بيروفسكايت مع عامل جودة ميكرويف فعال أعلى وعرض انبعاث أضيق (الشكل 2). توفر الآلية أيضًا رؤى جديدة حول تطوير الليزر الصغير ذو الحجم الصغير القائم على مواد أشباه الموصلات الأخرى.

الشكل 2.

Song Jiepeng ، طالب Zhibo لعام 2020 من كلية علوم المواد والهندسة في جامعة بكين ، هي أول مؤلف للورقة ، وجامعة بكين هي أول وحدة من الورقة. تشانغ تشينغ وشيونج تشيهوا ، أستاذ الفيزياء في جامعة تسينغهوا ، هما المؤلفان المقابلان. تم دعم هذا العمل من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين ومؤسسة بكين للعلوم للشباب البارزين.