L'Università di Pechino hà realizatu una perovskite cuntinuafonte laserpiù chjucu chè 1 micron quadratu
Hè impurtante custruisce una fonte laser cuntinua cù una superficia di dispusitivu inferiore à 1 μm2 per risponde à l'esigenza di bassu cunsumu energeticu di l'interconnessione ottica on-chip (<10 fJ bit-1). Tuttavia, à misura chì a dimensione di u dispusitivu diminuisce, e perdite ottiche è di materiale aumentanu significativamente, dunque ottene una dimensione di dispusitivu sub-micron è u pompaggio otticu cuntinuu di e fonti laser hè estremamente difficiule. In l'ultimi anni, i materiali perovskiti à alogenuri anu ricevutu una grande attenzione in u campu di i laser cuntinui pompati otticamente per via di u so altu guadagnu otticu è di e so proprietà uniche di polaritoni eccitoni. A superficia di u dispusitivu di e fonti laser cuntinue perovskite riportata finu à avà hè sempre più grande di 10 μm2, è e fonti laser submicron richiedenu tutte luce pulsata cù una densità di energia di pompaggio più alta per stimulà.
In risposta à sta sfida, u gruppu di ricerca di Zhang Qing di a Scola di Scienza è Ingegneria di i Materiali di l'Università di Pechino hà preparatu cù successu materiali monocristallini submicronichi di perovskite di alta qualità per ottene fonti laser di pompaggio otticu continuu cù una superficia di dispusitivu di 0,65 μm2. À u listessu tempu, u fotone hè statu rivelatu. U mecanismu di u polariton ecciton in u prucessu di laser pompato otticu continuu submicronicu hè statu capitu in prufundità, ciò chì furnisce una nova idea per u sviluppu di laser semiconduttori à bassa soglia di piccula dimensione. I risultati di u studiu, intitulatu "Laser Perovskite Pompati à Onda Continua cù Area di Dispositivu Sottu à 1 μm2", sò stati publicati recentemente in Advanced Materials.
In questu travagliu, a lamina di micron di cristallu unicu di perovskite inorganica CsPbBr3 hè stata preparata nantu à un substratu di zaffiro per deposizione chimica di vapore. Hè statu osservatu chì u forte accoppiamentu di l'eccitoni di perovskite cù i fotoni di a microcavità di a parete sonora à temperatura ambiente hà purtatu à a furmazione di polaritoni eccitonici. Attraversu una seria di evidenze, cum'è l'intensità di emissione da lineare à non lineare, a larghezza di linea stretta, a trasfurmazione di polarizazione di l'emissione è a trasfurmazione di cuerenza spaziale à a soglia, a lase di fluorescenza pompata otticamente cuntinua di cristallu unicu CsPbBr3 di dimensioni submicroniche hè cunfirmata, è l'area di u dispusitivu hè bassa cum'è 0,65 μm2. À u listessu tempu, hè statu trovu chì a soglia di a fonte laser submicronica hè paragunabile à quella di a fonte laser di grande dimensione, è pò ancu esse più bassa (Figura 1).
Figura 1. CsPbBr3 submicronicu pompatu otticamente in continuufonte di luce laser
Inoltre, questu travagliu esplora sia sperimentalmente sia teoricamente, è rivela u mecanismu di l'eccitoni polarizzati da eccitoni in a realizazione di fonti laser continue submicroniche. L'accoppiamentu fotone-eccitone miglioratu in perovskiti submicroniche si traduce in un aumentu significativu di l'indice di rifrazione di u gruppu à circa 80, chì aumenta sustanzialmente u guadagnu di modu per cumpensà a perdita di modu. Questu si traduce ancu in una fonte laser submicronica di perovskite cù un fattore di qualità di microcavità efficace più elevato è una larghezza di linea di emissione più stretta (Figura 2). U mecanismu furnisce ancu nuove informazioni nantu à u sviluppu di laser di piccule dimensioni è à bassa soglia basati nantu à altri materiali semiconduttori.
Figura 2. Meccanismu di a fonte laser submicronica chì usa polarizoni eccitonici
Song Jiepeng, un studiente di Zhibo 2020 di a Scola di Scienza è Ingegneria di i Materiali di l'Università di Pechino, hè u primu autore di l'articulu, è l'Università di Pechino hè a prima unità di l'articulu. Zhang Qing è Xiong Qihua, prufessore di fisica à l'Università Tsinghua, sò l'autori currispondenti. U travagliu hè statu sustinutu da a Fundazione Naziunale di Scienze Naturali di Cina è da a Fundazione di Scienza di Pechino per i Ghjovani Eccezziunali.
Data di publicazione: 12 di settembre di u 2023