La Universidad de Pekín se dio cuenta de una perovskita continuafuente lásermás pequeño de 1 micrón cuadrado
Es importante construir una fuente láser continua con un área de dispositivo inferior a 1 μm2 para cumplir con el bajo requisito de consumo de energía de la interconexión óptica en chip (<10 FJ bit-1). Sin embargo, a medida que disminuye el tamaño del dispositivo, las pérdidas ópticas y de materiales aumentan significativamente, por lo que lograr el tamaño del dispositivo submicrónico y el bombeo óptico continuo de fuentes láser es extremadamente desafiante. En los últimos años, los materiales de perovskita de haluro han recibido una amplia atención en el campo de los láseres continuos de bombeo ópticamente debido a su alta ganancia óptica y propiedades únicas de exciton de polariton. El área del dispositivo de las fuentes láser continuas de perovskite informadas hasta ahora aún es mayor de 10 μm2, y las fuentes láser submicrinas requieren luz pulsada con una mayor densidad de energía de la bomba para estimular.
En respuesta a este desafío, el Grupo de Investigación de Zhang Qing de la Escuela de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad de Pekín preparó con éxito materiales de cristal de perovskita de perovskita de alta calidad para lograr fuentes láser de bombeo óptico continuos con un área de dispositivos tan bajo como 0.65 μm2. Al mismo tiempo, se revela el fotón. Se entiende profundamente el mecanismo de Polariton Exciton en el proceso de láser con submicrona continua ópticamente bombeada, lo que proporciona una nueva idea para el desarrollo de láseres de semiconductores de umbral bajo de tamaño pequeño. Los resultados del estudio, titulado "Láseres de perovskita de onda continua bombeada con un área del dispositivo por debajo de 1 μm2", se publicaron recientemente en Materiales avanzados.
En este trabajo, la lámina de micrones de un solo cristal de perovskita inorgánico CSPBBR3 se preparó en sustrato de zafiro mediante deposición química de vapor. Se observó que el fuerte acoplamiento de excitones de perovskita con los fotones de microcavidad de la pared de sonido a temperatura ambiente dio como resultado la formación de polaritón excitónico. A través de una serie de evidencias, como la intensidad de emisión lineal a no lineal, el ancho de línea estrecho, la transformación de la polarización de emisión y la transformación de coherencia espacial en el umbral, la lase de fluorescencia ópticamente bombeada continua de CSPBBR3 de tamaño submicrónico se confirma, y el área del dispositivo es tan baja como 0.65 μm2. Al mismo tiempo, se descubrió que el umbral de la fuente de láser submicrrón es comparable al de la fuente láser de gran tamaño, e incluso puede ser más bajo (Figura 1).
Figura 1. Continua Subsicria CSPBBR3 continua de bombeo ópticamente CSPBBR3fuente de luz láser
Además, este trabajo explora tanto experimental como teóricamente, y revela el mecanismo de excitones polarizados por exciton en la realización de fuentes de láser continuas submicrológicas. El acoplamiento mejorado de fotones-excitón en perovskitas submicrones da como resultado un aumento significativo en el índice de refracción del grupo a aproximadamente 80, lo que aumenta sustancialmente la ganancia de modo para compensar la pérdida de modo. Esto también da como resultado una fuente de láser submicrrón de perovskita con un factor de calidad de microcavidad efectivo más alto y un ancho de línea de emisión más estrecho (Figura 2). El mecanismo también proporciona nuevas ideas sobre el desarrollo de láseres de bajo tamaño y bajo umbral basados en otros materiales semiconductores.
Figura 2. Mecanismo de la fuente láser submicrónica utilizando polarizones excitónicos
Song Jiepeng, un estudiante de 2020 Zhibo de la Escuela de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad de Pekín, es el primer autor de The Paper, y la Universidad de Pekín es la primera unidad del periódico. Zhang Qing y Xiong Qihua, profesor de física en la Universidad de Tsinghua, son los autores correspondientes. El trabajo fue apoyado por la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China y la Fundación de Ciencias de Beijing para jóvenes sobresalientes.
Tiempo de publicación: septiembre-12-2023