Pekin universiteti perovskit uzluksizligini amalga oshirdilazer manbai1 kvadrat mikrondan kichikroq
Chipdagi optik o'zaro bog'liqlikning kam energiya sarfi talabini qondirish uchun (<10 fJ bit-1) qurilma maydoni 1 μm2 dan kam bo'lgan uzluksiz lazer manbasini qurish muhimdir. Biroq, qurilma hajmi kichrayib borishi bilan optik va material yo'qotishlari sezilarli darajada oshadi, shuning uchun submikronli qurilma hajmiga va lazer manbalarini uzluksiz optik pompalashga erishish juda qiyin. So'nggi yillarda galoid perovskit materiallari yuqori optik kuchaytirish va noyob eksiton polariton xususiyatlari tufayli uzluksiz optik pompalanadigan lazerlar sohasida keng e'tiborga sazovor bo'ldi. Hozirgacha xabar qilingan perovskit uzluksiz lazer manbalarining qurilma maydoni hali ham 10 μm2 dan katta va submikronli lazer manbalarining barchasi stimulyatsiya qilish uchun yuqori nasos energiya zichligiga ega impulsli yorug'likni talab qiladi.
Ushbu qiyinchilikka javoban, Pekin universiteti Materialshunoslik va muhandislik maktabidan Chjan Qing boshchiligidagi tadqiqot guruhi 0,65 mkm2 gacha bo'lgan qurilma maydoniga ega uzluksiz optik nasosli lazer manbalariga erishish uchun yuqori sifatli perovskit submikronli monokristalli materiallarni muvaffaqiyatli tayyorladi. Shu bilan birga, foton ochib berildi. Submikronli uzluksiz optik nasosli lazerlash jarayonida eksiton polaritonining mexanizmi chuqur tushunildi, bu kichik o'lchamli past chegarali yarimo'tkazgichli lazerlarni ishlab chiqish uchun yangi g'oyani taqdim etadi. "Qurilma maydoni 1 mkm2 dan past bo'lgan uzluksiz to'lqinli nasosli perovskit lazerlari" deb nomlangan tadqiqot natijalari yaqinda Advanced Materials jurnalida chop etildi.
Ushbu ishda noorganik perovskit CsPbBr3 monokristalli mikron varag'i sapfir substratida kimyoviy bug' cho'ktirish orqali tayyorlandi. Xona haroratida perovskit eksitonlarining tovush devori mikrokavitali fotonlari bilan kuchli bog'lanishi eksitonik polaritonning hosil bo'lishiga olib kelganligi kuzatildi. Chiziqli va nochiziqli emissiya intensivligi, tor chiziq kengligi, emissiya polyarizatsiyasi transformatsiyasi va chegaradagi fazoviy kogerentlik transformatsiyasi kabi bir qator dalillar orqali submikron o'lchamdagi CsPbBr3 monokristalining uzluksiz optik pompalanadigan lyuminestsentsiya lazasi tasdiqlandi va qurilma maydoni 0,65 μm2 gacha past. Shu bilan birga, submikron lazer manbasining chegarasi katta o'lchamli lazer manbasinikiga o'xshash va hatto undan ham pastroq bo'lishi mumkinligi aniqlandi (1-rasm).
1-rasm. Uzluksiz optik pompalanadigan submikron CsPbBr3lazer nur manbai
Bundan tashqari, ushbu ish eksperimental va nazariy jihatdan o'rganiladi va submikron uzluksiz lazer manbalarini amalga oshirishda eksiton-polyarizatsiyalangan eksitonlarning mexanizmini ochib beradi. Submikron perovskitlarida foton-eksiton bog'lanishining kuchayishi guruh sinishi indeksining taxminan 80 ga sezilarli darajada oshishiga olib keladi, bu esa rejim yo'qotilishini qoplash uchun rejim kuchaytirilishini sezilarli darajada oshiradi. Bu shuningdek, yuqori samarali mikrokavit sifat koeffitsientiga va torroq emissiya chizig'i kengligiga ega perovskit submikron lazer manbasini hosil qiladi (2-rasm). Mexanizm shuningdek, boshqa yarimo'tkazgich materiallariga asoslangan kichik o'lchamli, past chegarali lazerlarni ishlab chiqishda yangi tushunchalar beradi.
2-rasm. Eksitonik polarizonlardan foydalangan holda submikron lazer manbasini ishlab chiqarish mexanizmi
Pekin universitetining Materialshunoslik va muhandislik maktabining 2020-yilgi Zhibo talabasi Song Jiepeng ushbu maqolaning birinchi muallifi, Pekin universiteti esa maqolaning birinchi bo'limi hisoblanadi. Tsinghua universitetining fizika professori Chjan Qing va Xiong Qihua tegishli mualliflardir. Ish Xitoy Milliy tabiiy fanlar jamg'armasi va Pekinning taniqli yoshlar uchun ilmiy jamg'armasi tomonidan qo'llab-quvvatlandi.
Nashr vaqti: 2023-yil 12-sentabr