Pekin uniwersiteti perowskitiň üznüksiz usulyny amala aşyrdylazer çeşmesi1 inedördül mikrondan kiçi
Çipdäki optiki arabaglanyşygyň pes energiýa sarp ediş talabyny (<10 fJ bit-1) kanagatlandyrmak üçin enjam meýdany 1μm2-den az bolan üznüksiz lazer çeşmesini gurmak möhümdir. Şeýle-de bolsa, enjamyň ölçegi kiçeldikçe, optiki we material ýitgileri ep-esli artýar, şonuň üçin submikron enjam ölçegine we lazer çeşmeleriniň üznüksiz optik pompalanmagyna ýetmek örän kyn. Soňky ýyllarda galogenid perowskit materiallary ýokary optiki gazanç we özboluşly eksiton polýariton häsiýetleri sebäpli üznüksiz optiki pompalanýan lazerler ulgamynda uly üns çekdi. Şu wagta çenli habar berlen perowskit üznüksiz lazer çeşmeleriniň enjam meýdany henizem 10μm2-den uly we submikron lazer çeşmeleriniň hemmesi höweslendirmek üçin has ýokary nasos energiýa dykyzlygy bolan impulsly ýagtylygy talap edýär.
Bu kynçylyga jogap hökmünde, Pekin uniwersitetiniň Material Ylymlary we Inženerçilik Mekdebiniň Çžan Çinginiň ylmy topary 0,65 μm2-den pes enjam meýdany bilen üznüksiz optiki nasos lazer çeşmelerini gazanmak üçin ýokary hilli perowskit submikron monokristal materiallaryny üstünlikli taýýarlady. Şol bir wagtyň özünde foton açylýar. Submikron üznüksiz optiki nasos lazerleme prosesinde eksiton polýaritonynyň mehanizmi çuňňur düşünilýär, bu bolsa kiçi ölçegli pes bosagaly ýarymgeçiriji lazerleri işläp düzmek üçin täze pikir döredýär. “Enjam meýdany 1 μm2-den pes bolan üznüksiz tolkunly nasosly perowskit lazerleri” atly ylmy işiň netijeleri ýakynda “Advanced Materials” žurnalynda çap edildi.
Bu işde organiki däl perowskit CsPbBr3 monokristal mikron list sapfir substratynda himiki bug çökündisi arkaly taýýarlanyldy. Otag temperaturasynda perowskit eksitonlarynyň ses diwarynyň mikro boşluk fotonlary bilen güýçli baglanyşynyň eksiton polýaritonynyň emele gelmegine getirýändigi bellenildi. Çyzyklydan çyzyksyz emissiýa intensiwligine, dar çyzyk giňligine, emissiýanyň polýarizasiýa öwrülmegine we bosagada giňişlik kogerentliginiň öwrülmegine meňzeş birnäçe subutnamalar arkaly submikron ölçegli CsPbBr3 monokristalynyň üznüksiz optiki pompalanan fluoresensiýa lazurasy tassyklanyldy we enjamyň meýdany 0,65μm2-e çenli pes. Şol bir wagtyň özünde submikron lazer çeşmesiniň bosagasynyň uly ölçegli lazer çeşmesiniň bosagasy bilen deňeşdirilip bilinýändigi we hatda has pes bolup biljekdigi anyklandy (1-nji surat).
1-nji surat. Üznüksiz optiki nasosly submikron CsPbBr3lazer şöhle çeşmesi
Mundan başga-da, bu iş tejribe we nazaryýet taýdan öwrenilýär we submikron üznüksiz lazer çeşmeleriniň amala aşyrylmagynda eksiton-polýarizirlenen eksitonlaryň mehanizmini açyp görkezýär. Submikron perowskitlerinde foton-eksiton baglanyşygynyň güýçlendirilmegi toparyň döwülme görkezijisiniň takmynan 80-e çenli ep-esli ýokarlanmagyna getirýär, bu bolsa modanyň ýitgisiniň öwezini dolmak üçin modanyň gazanylmagyny ep-esli ýokarlandyrýar. Bu hem has ýokary netijeli mikro boşluk hil faktory we has dar emissiýa çyzygynyň giňligi bolan perowskit submikron lazer çeşmesiniň emele gelmegine getirýär (2-nji surat). Bu mehanizm şeýle hem beýleki ýarymgeçiriji materiallara esaslanýan kiçi ölçegli, pes bosagaly lazerleriň işlenip düzülmegi barada täze düşünjeleri berýär.
Surat 2. Eksiton polýarizonlary ulanyp, mikrondan kiçi lazer çeşmesiniň mehanizmi
Pekin uniwersitetiniň Material Ylymlary we Inženerçilik Mekdebiniň 2020-nji ýyldaky Zhibo talyby Song Jiepen makalanyň ilkinji awtory, Pekin uniwersiteti bolsa makalanyň ilkinji bölümi. Çžan Çing we Tsinghua uniwersitetiniň fizika professory Sýung Çihua degişli awtorlardyr. Bu iş Hytaýyň Milli Tebigy Ylymlar Gaznasy we Pekiniň Görnükli Ýaşlar üçin Ylym Gaznasy tarapyndan goldanyldy.
Ýerleşdirilen wagty: 2023-nji ýylyň 12-nji sentýabry