La Universitat de Pequín va realitzar una perovskita contínuafont làserinferior a 1 micra quadrada
És important construir una font làser contínua amb una àrea del dispositiu inferior a 1 μm2 per satisfer el requisit de baix consum d'energia de la interconnexió òptica en xip (<10 fJ bit-1). No obstant això, a mesura que la mida del dispositiu disminueix, les pèrdues òptiques i de material augmenten significativament, per la qual cosa aconseguir una mida del dispositiu de submicres i el bombeig òptic continu de les fonts làser és extremadament difícil. En els darrers anys, els materials de perovskita d'halogenur han rebut una gran atenció en el camp dels làsers de bombeig òptic continu a causa del seu alt guany òptic i propietats úniques de polariton d'excitons. L'àrea del dispositiu de les fonts de làser contínues de perovskita reportades fins ara és superior a 10 μm2, i totes les fonts de làser submicròniques requereixen llum polsada amb una densitat d'energia de bomba més alta per estimular-la.
Com a resposta a aquest repte, el grup de recerca de Zhang Qing de l'Escola de Ciència i Enginyeria de Materials de la Universitat de Pequín va preparar amb èxit materials de cristall únic submicro de perovskita d'alta qualitat per aconseguir fonts làser de bombeig òptic continu amb una àrea del dispositiu tan baixa com 0,65 μm2. Al mateix temps, el fotó es revela. S'entén profundament el mecanisme del polariton de l'excitó en el procés de bombeig òptic continu submicrònic, cosa que proporciona una nova idea per al desenvolupament de làsers semiconductors de llindar baix de mida petita. Els resultats de l'estudi, titulat "Làsers de perovskita bombejats per ones contínues amb àrea del dispositiu inferior a 1 μm2", es van publicar recentment a Advanced Materials.
En aquest treball, la làmina inorgànica de perovskita CsPbBr3 d'un sol cristall es va preparar sobre un substrat de safir mitjançant deposició química de vapor. Es va observar que el fort acoblament dels excitons de perovskita amb els fotons de la microcavitat de la paret sonora a temperatura ambient va donar lloc a la formació de polariton excitònic. Mitjançant una sèrie d'evidències, com ara la intensitat d'emissió lineal a no lineal, l'amplada de línia estreta, la transformació de la polarització de l'emissió i la transformació de la coherència espacial al llindar, es confirma la làser de fluorescència bombada òpticament contínua d'un cristall únic CsPbBr3 de mida inferior a un micròmetre i l'àrea del dispositiu. és tan baix com 0,65 μm2. Al mateix temps, es va trobar que el llindar de la font làser submicro és comparable al de la font làser de gran mida, i fins i tot pot ser més baix (figura 1).
Figura 1. CsPbBr3 submicrònica amb bombeig òptic continufont de llum làser
A més, aquest treball explora tant experimentalment com teòricament, i revela el mecanisme dels excitons polaritzats per excitons en la realització de fonts làser contínues submicròniques. L'acoblament foton-excitó millorat a les perovskites submicròniques dóna lloc a un augment significatiu de l'índex de refracció del grup fins a uns 80, cosa que augmenta substancialment el guany de mode per compensar la pèrdua de mode. Això també dóna lloc a una font làser de submicrònica perovskita amb un factor de qualitat de microcavitat efectiu més alt i una amplada de línia d'emissió més estreta (figura 2). El mecanisme també proporciona nous coneixements sobre el desenvolupament de làsers de mida petita i de baix llindar basats en altres materials semiconductors.
Figura 2. Mecanisme de la font làser submicrònica utilitzant polaritzacions excitòniques
Song Jiepeng, estudiant de Zhibo del 2020 de l'Escola de Ciència i Enginyeria de Materials de la Universitat de Pequín, és el primer autor del document, i la Universitat de Pequín és la primera unitat del document. Zhang Qing i Xiong Qihua, professor de Física a la Universitat de Tsinghua, són els autors corresponents. El treball va comptar amb el suport de la Fundació Nacional de Ciències Naturals de la Xina i la Fundació Científica de Beijing per a joves destacats.
Hora de publicació: 12-set-2023