Peking University insåg en Perovskite kontinuerlig laserkälla mindre än 1 kvadratmikron

Peking University insåg en perovskite kontinuerliglaserkällaMindre än 1 kvadratmikron
Det är viktigt att konstruera en kontinuerlig laserkälla med ett enhetsområde som är mindre än 1 um2 för att uppfylla kravet på låg energiförbrukning för optisk sammankoppling på chipet (<10 FJ BIT-1). När enhetsstorleken minskar ökar emellertid optiska och materialförluster avsevärt, så att det är extremt utmanande att uppnå sub-mikron-enhetsstorlek och kontinuerlig optisk pumpning av laserkällor extremt utmanande. Under de senaste åren har Halide Perovskite -material fått omfattande uppmärksamhet inom området kontinuerligt optiskt pumpade lasrar på grund av deras höga optiska förstärkning och unika excitonpolaritonegenskaper. Enhetsområdet för Perovskite kontinuerliga laserkällor som hittills rapporterats är fortfarande större än 10μM2, och Submicron -laserkällor kräver alla pulserat ljus med högre pumpens energitäthet för att stimulera.

Som svar på denna utmaning förberedde forskningsgruppen för Zhang Qing från School of Materials Science and Engineering vid Peking University framgångsrikt högkvalitativ perovskit submikron enkelkristallmaterial för att uppnå kontinuerliga optiska pumpande laserkällor med ett enhetsområde så lågt som 0,65 um2. Samtidigt avslöjas fotonen. Mekanismen för excitonpolariton i submikron kontinuerlig optiskt pumpad lasingprocess förstås djupt, vilket ger en ny idé för utvecklingen av halvstorlek med låg tröskel. Resultaten av studien, med titeln "Continuous Wave Pumped Perovskite Lasers med enhetsområde under 1 μM2", publicerades nyligen i avancerade material.

I detta arbete framställdes det oorganiska perovskiten CSPBBR3 -enkelkristallikronarket på safirsubstrat genom kemisk ångavsättning. Det observerades att den starka kopplingen av perovskitiska excitoner med ljudväggens mikrokavitetsfotoner vid rumstemperatur resulterade i bildandet av excitonisk polariton. Genom en serie bevis, såsom linjär till icke-linjär utsläppsintensitet, smal linjebredd, emissionspolarisationstransformation och rumslig sammanhållningstransformation vid tröskeln, är den kontinuerliga optiskt pumpade fluorescensbasen av sub-mikronstor CSPBBBB3-enstaka kristaller bekräftas och anordningsområdet är så lågt som 0,65 μM2. Samtidigt konstaterades att tröskeln för submikronlaserkällan är jämförbar med den för den stora laserkällan och kan till och med vara lägre (figur 1).

Figur 1. Kontinuerlig optiskt pumpad submikron CSPBBR3laserljuskälla

Vidare undersöker detta arbete både experimentellt och teoretiskt och avslöjar mekanismen för exciton-polariserade excitoner i förverkligandet av submikron kontinuerliga laserkällor. Den förbättrade fotonexcitonkopplingen i submikron perovskiter resulterar i en betydande ökning av gruppens brytningsindex till cirka 80, vilket väsentligt ökar lägesförstärkningen för att kompensera för lägesförlusten. Detta resulterar också i en perovskite submicron laserkälla med en högre effektiv mikrokavitetskvalitetsfaktor och en smalare utsläppslinje (figur 2). Mekanismen ger också ny insikt i utvecklingen av lasrar med liten storlek, lågtröskel baserad på andra halvledarmaterial.

Figur 2. Mekanism för sub-mikronlaserkälla med excitoniska polarisoner

Song Jiepeng, en Zhibo -student 2020 från School of Materials Science and Engineering vid Peking University, är den första författaren till tidningen och Peking University är den första enheten i tidningen. Zhang Qing och Xiong Qihua, professor i fysik vid Tsinghua University, är motsvarande författare. Arbetet stöds av National Natural Science Foundation of China och Peking Science Foundation för enastående ungdomar.