Pekin uniwersiteti yzygiderli perowskite göz ýetirdilazer çeşmesi1 inedördül mikrondan kiçi
Çip optiki baglanyşygyň pes energiýa sarp ediş talaplaryny kanagatlandyrmak üçin (<10 fJ bit-1) enjamyň meýdany 1μm2-den az bolan üznüksiz lazer çeşmesini gurmak möhümdir. Şeýle-de bolsa, enjamyň göwrümi azaldygyça optiki we maddy ýitgiler ep-esli ýokarlanýar, şonuň üçin kiçi mikron enjamyň ululygyna we lazer çeşmeleriniň üznüksiz optiki nasosyna ýetmek gaty kyn. Soňky ýyllarda halid perowskit materiallary, ýokary optiki gazanjy we üýtgeşik eksiton polariton häsiýetleri sebäpli üznüksiz optiki nasosly lazerler meselesinde uly ünsi çekdi. Şu wagta çenli habar berlen perowskit üznüksiz lazer çeşmeleriniň enjam meýdany henizem 10μm2-den uly we submikron lazer çeşmeleriniň hemmesi höweslendirmek üçin ýokary nasos energiýasy dykyzlygy bilen impulsly ýagtylygy talap edýär.
Bu kynçylyga jogap edip, Pekin uniwersitetiniň materiallar ylymlary we in Engineeringenerçilik mekdebinden Çan Çingiň gözleg topary, enjam meýdany 0,65μm2 pes bolan üznüksiz optiki nasos lazer çeşmelerine ýetmek üçin ýokary hilli perowskit submikron ýeke kristal materiallaryny üstünlikli taýýarlady. Şol bir wagtyň özünde foton ýüze çykýar. Submikronda üznüksiz optiki nasosly lizing prosesinde eksiton polaritonyň mehanizmine çuňňur düşünilýär, bu kiçi göwrümli pes ýarymgeçiriji lazerleriň ösüşi üçin täze pikir berýär. Gözlegiň netijeleri “1 μm2-den aşakdaky enjam meýdany bilen üznüksiz tolkun nasosly perowskit lazerleri” ady bilen ýaňy-ýakynda Advanced Materials-da çap edildi.
Bu işde, himiki bug çökdürilmegi bilen sapfir substratynda organiki däl perowskit CsPbBr3 ýekeje kristal mikron list taýýarlandy. Perowskit eksitonlarynyň ses diwarynyň mikrokawit fotonlary bilen otag temperaturasynda güýçli birleşmegi, eksitoniki polaritonyň döremegine sebäp boldy. Çyzykly däl zyňyndy intensiwligi, dar çyzygyň ini, zyňyndy polýarizasiýasynyň üýtgemegi we bosagadaky giňişlik sazlaşygynyň üýtgemegi ýaly birnäçe subutnamanyň üsti bilen kiçi mikron ölçegli CsPbBr3 ýeke kristalyň üznüksiz optiki nasosly floresan lazasy tassyklanýar we enjamyň meýdany 0.65μm2 ýaly pesdir. Şol bir wagtyň özünde, submikron lazer çeşmesiniň bosagasynyň uly göwrümli lazer çeşmesi bilen deňeşdirilip bilinjekdigi we hatda pes bolup biljekdigi hem ýüze çykaryldy (1-nji surat).
Surat 1. Üznüksiz optiki nasosly submikron CsPbBr3lazer ýagtylyk çeşmesi
Mundan başga-da, bu iş eksperimental we teoretiki taýdan öwrenilýär we submikronyň üznüksiz lazer çeşmelerini amala aşyrmakda eksiton-polýarlaşdyrylan eksitonlaryň mehanizmini açýar. Submikron perowskitlerde güýçlendirilen foton-eksiton birikdirilmegi, toparyň refraktiw görkezijisiniň takmynan 80-e ýetmegine getirýär, bu bolsa re lossimiň ýitgisiniň öwezini dolmak üçin re gainimiň girdejisini ep-esli ýokarlandyrýar. Bu, şeýle hem has täsirli mikro-tolkun hil faktoryna we dar dargama çyzykly perowskit submikron lazer çeşmesine getirýär (2-nji surat). Bu mehanizm, beýleki ýarymgeçiriji materiallara esaslanýan kiçi göwrümli, pes derejeli lazerleriň ösüşi barada täze düşünje berýär.
Surat 2. Ekzitonik polýarizonlary ulanyp, kiçi mikron lazer çeşmesiniň mehanizmi
Pekin uniwersitetiniň materiallar ylymlary we in Engineeringenerçilik mekdebiniň 2020-nji ýyldaky Zhibo talyby Song Jiepeng kagyzyň ilkinji awtory, Pekin uniwersiteti bolsa kagyzyň birinji bölümi. Çing Çing we Tsinghua uniwersitetiniň fizika professory Siong Çihua degişli awtorlar. Bu iş Hytaýyň Milli tebigy ylym gaznasy we görnükli ýaşlar üçin Pekin ylym gaznasy tarapyndan goldanyldy.
Iş wagty: 12-2023-nji sentýabr