Universitas Peking menyadari sumber laser kontinu perovskite lebih kecil dari 1 mikron persegi

Universitas Peking menyadari perovskit yang berkelanjutanSumber laserlebih kecil dari 1 mikron persegi
Penting untuk membangun sumber laser kontinu dengan area perangkat kurang dari 1μm2 untuk memenuhi kebutuhan konsumsi energi rendah dari interkoneksi optik on-chip (<10 fj bit-1). Namun, ketika ukuran perangkat menurun, kerugian optik dan material meningkat secara signifikan, sehingga mencapai ukuran perangkat sub-mikron dan pemompaan optik kontinu dari sumber laser sangat menantang. Dalam beberapa tahun terakhir, bahan halida perovskite telah mendapat perhatian luas di bidang laser yang dipompa secara optik terus menerus karena gain optiknya yang tinggi dan sifat polariton exciton yang unik. Area perangkat sumber laser kontinu perovskite yang dilaporkan sejauh ini masih lebih besar dari 10μm2, dan sumber laser submikron semuanya membutuhkan cahaya berdenyut dengan kepadatan energi pompa yang lebih tinggi untuk merangsang.

Menanggapi tantangan ini, kelompok penelitian Zhang Qing dari School of Material Science dan Teknik Universitas Peking berhasil menyiapkan bahan kristal submikron tunggal perovskite berkualitas tinggi untuk mencapai sumber laser pompa optik kontinu dengan area perangkat serendah 0,65μm2. Pada saat yang sama, foton terungkap. Mekanisme Exciton Polariton dalam submikron terus -menerus secara optik dipompa proses pengumpulan sangat dipahami, yang memberikan ide baru untuk pengembangan laser semikonduktor ambang batas rendah ukuran kecil. Hasil penelitian, berjudul "Laser Perovskite Gelombang Kontinu yang dipompa dengan area perangkat di bawah 1 μm2," baru -baru ini diterbitkan dalam bahan canggih.

Dalam karya ini, lembar mikron kristal tunggal perovskit anorganik CSPBBR3 disiapkan pada substrat safir dengan deposisi uap kimia. Diamati bahwa kopling kuat rangsangan perovskit dengan foton mikrokavitas dinding suara pada suhu kamar menghasilkan pembentukan polariton rangsangan. Melalui serangkaian bukti, seperti intensitas emisi linier ke nonlinier, lebar garis sempit, transformasi polarisasi emisi dan transformasi koherensi spasial pada ambang batas, lase fluoresensi yang dipompa secara optikal dari kristal tunggal CSPBBR3 berukuran sub-mikron dikonfirmasi, dan area perangkat adalah serendah 0,65 μm2. Pada saat yang sama, ditemukan bahwa ambang sumber laser submikron sebanding dengan sumber laser ukuran besar, dan bahkan dapat lebih rendah (Gambar 1).

Gambar 1. Submikron CSPBBR3 yang dipompa secara optik terus menerusSumber Cahaya Laser

Lebih lanjut, karya ini mengeksplorasi baik secara eksperimental maupun teori, dan mengungkapkan mekanisme rangsangan yang terpolarisasi exciton dalam realisasi sumber laser kontinu submikron. Kopling foton-ekskiton yang ditingkatkan dalam perovskit submikron menghasilkan peningkatan yang signifikan dalam indeks bias kelompok menjadi sekitar 80, yang secara substansial meningkatkan penguatan mode untuk mengkompensasi kehilangan mode. Ini juga menghasilkan sumber laser submikron perovskite dengan faktor kualitas mikrokavitas mikro yang lebih tinggi dan linewidth emisi yang lebih sempit (Gambar 2). Mekanisme ini juga memberikan wawasan baru tentang pengembangan laser berukuran kecil dan berukuran rendah berdasarkan bahan semikonduktor lainnya.

Gambar 2. Mekanisme Sumber Laser Sub-Mikron Menggunakan Polarizons Eksitonik

Song Jiepeng, seorang mahasiswa Zhibo 2020 dari Sekolah Ilmu Bahan dan Teknik Universitas Peking, adalah penulis pertama makalah ini, dan Universitas Peking adalah unit pertama dari makalah ini. Zhang Qing dan Xiong Qihua, Profesor Fisika di Universitas Tsinghua, adalah penulis yang sesuai. Pekerjaan ini didukung oleh National Science Science Foundation of China dan Yayasan Sains Beijing untuk kaum muda yang luar biasa.