Universitas Peking nggawé kontinu perovskitsumber laserluwih cilik tinimbang 1 mikron persegi
Penting banget kanggo mbangun sumber laser terus-terusan kanthi area piranti kurang saka 1μm2 kanggo nyukupi kabutuhan konsumsi energi sing sithik kanggo interkoneksi optik on-chip (<10 fJ bit-1). Nanging, nalika ukuran piranti mudhun, kerugian optik lan materi mundhak sacara signifikan, mula nggayuh ukuran piranti sub-mikron lan pompa optik terus-terusan saka sumber laser iku angel banget. Ing taun-taun pungkasan, bahan perovskit halida wis entuk perhatian ekstensif ing bidang laser sing dipompa optik terus-terusan amarga gain optik sing dhuwur lan sifat polariton exciton sing unik. Area piranti sumber laser terus-terusan perovskit sing dilaporake nganti saiki isih luwih gedhe tinimbang 10μm2, lan sumber laser submikron kabeh mbutuhake cahya pulsa kanthi kapadhetan energi pompa sing luwih dhuwur kanggo ngrangsang.
Kanggo nanggepi tantangan iki, klompok riset Zhang Qing saka Sekolah Ilmu lan Teknik Material Universitas Peking kasil nyiapake bahan kristal tunggal submikron perovskit berkualitas tinggi kanggo entuk sumber laser pompa optik terus-terusan kanthi area piranti serendah 0,65μm2. Ing wektu sing padha, foton diungkapake. Mekanisme polariton exciton ing proses laser pompa optik terus-terusan submikron wis dingerteni kanthi jero, sing menehi ide anyar kanggo pangembangan laser semikonduktor ambang batas rendah ukuran cilik. Asil panliten kasebut, kanthi irah-irahan "Laser Perovskit Pompa Gelombang Terus-terusan kanthi Area Piranti Ing ngisor 1 μm2," bubar diterbitake ing Advanced Materials.
Ing karya iki, lembaran mikron kristal tunggal perovskit anorganik CsPbBr3 disiapake ing substrat safir kanthi deposisi uap kimia. Diamati manawa gandhengan sing kuwat saka eksiton perovskit karo foton mikrokavitas dinding swara ing suhu kamar nyebabake pembentukan polariton eksitonik. Liwat serangkaian bukti, kayata intensitas emisi linier nganti nonlinier, jembar garis sing sempit, transformasi polarisasi emisi lan transformasi koherensi spasial ing ambang batas, laser fluoresensi sing dipompa optik terus-terusan saka kristal tunggal CsPbBr3 ukuran sub-mikron dikonfirmasi, lan area piranti kasebut mung 0,65μm2. Ing wektu sing padha, ditemokake manawa ambang batas sumber laser submikron bisa dibandhingake karo sumber laser ukuran gedhe, lan malah bisa luwih murah (Gambar 1).
Gambar 1. Submikron CsPbBr3 sing dipompa optik terus-terusansumber cahya laser
Salajengipun, karya iki njelajah kanthi eksperimen lan teoritis, lan mbukak mekanisme eksiton terpolarisasi eksitonik ing realisasi sumber laser terus-terusan submikron. Kopling foton-eksitonik sing ditingkatake ing perovskit submikron nyebabake peningkatan indeks bias grup sing signifikan dadi udakara 80, sing nambah gain mode kanthi substansial kanggo ngimbangi kerugian mode. Iki uga nyebabake sumber laser submikron perovskit kanthi faktor kualitas mikrokavitas efektif sing luwih dhuwur lan linewidth emisi sing luwih sempit (Gambar 2). Mekanisme kasebut uga menehi wawasan anyar babagan pangembangan laser ambang batas cilik ukuran cilik adhedhasar bahan semikonduktor liyane.
Gambar 2. Mekanisme sumber laser sub-mikron nggunakake polarizon eksitonik
Song Jiepeng, mahasiswa Zhibo taun 2020 saka Sekolah Ilmu Material lan Teknik Universitas Peking, minangka penulis pertama makalah iki, lan Universitas Peking minangka unit pertama makalah iki. Zhang Qing lan Xiong Qihua, profesor Fisika ing Universitas Tsinghua, minangka penulis sing koresponden. Karya iki didhukung dening Yayasan Ilmu Pengetahuan Alam Nasional Tiongkok lan Yayasan Sains Beijing kanggo Pemuda Berprestasi.
Wektu kiriman: 12-Sep-2023