Pekingo Unibertsitateak perovskita jarraitu bat lortu zuenlaser iturriamikra karratu 1 baino txikiagoa
Garrantzitsua da 1μm2 baino gutxiagoko gailu-azalera duen laser iturri jarraitu bat eraikitzea, txipean integratutako interkonexio optikoaren energia-kontsumo txikiko eskakizuna betetzeko (<10 fJ bit-1). Hala ere, gailuaren tamaina txikitzen den heinean, galera optikoak eta materialak nabarmen handitzen dira, beraz, mikroi azpiko gailu-tamaina eta laser iturrien ponpaketa optiko jarraitua lortzea oso erronka handia da. Azken urteotan, haluro perovskita materialek arreta handia jaso dute ponpaketa optiko jarraituko laserren arloan, duten irabazi optiko handia eta exiton polaritonen propietate bereziak direla eta. Orain arte jakinarazi diren perovskita laser iturri jarraituen gailu-azalera 10μm2 baino handiagoa da oraindik, eta mikroi azpiko laser iturri guztiek ponpaketa-energia-dentsitate handiagoa duen argi pultsatua behar dute estimulatzeko.
Erronka honi erantzunez, Pekingo Unibertsitateko Materialen Zientzia eta Ingeniaritza Eskolako Zhang Qing ikerketa taldeak kalitate handiko perovskita submikroi kristal bakarreko materialak prestatu ditu arrakastaz, 0,65 μm2-ko gailu-azalera duten laser iturri optiko jarraituak lortzeko. Aldi berean, fotoia agerian geratzen da. Exiton polaritoiaren mekanismoa sakon ulertzen da submikroi optikoki ponpatutako laser prozesu jarraituan, eta horrek ideia berri bat eskaintzen du tamaina txikiko atalase baxuko erdieroale laserrak garatzeko. "1 μm2-ko gailu-azalera azpitik duten uhin jarraituko ponpatutako perovskita laserrak" izeneko ikerketaren emaitzak duela gutxi argitaratu dira Advanced Materials aldizkarian.
Lan honetan, CsPbBr3 perovskita inorganikozko kristal bakarreko mikra xafla zafiro substratu batean prestatu zen lurrun-deposizio kimikoaren bidez. Ikusi zen perovskita exitonen eta soinu-hormaren mikrobarrunbeen fotoien arteko akoplamendu sendoak giro-tenperaturan polaritoi exitonikoaren eraketa eragiten zuela. Hainbat frogaren bidez, hala nola emisio-intentsitate lineal eta ez-linealaren artean, lerro-zabalera estua, emisio-polarizazioaren eraldaketa eta atalase-koherentzia espazialaren eraldaketa, CsPbBr3 kristal bakarreko submikroi tamainako fluoreszentzia-lase optikoki ponpatu jarraitua baieztatzen da, eta gailuaren azalera 0,65 μm2-koa da. Aldi berean, ikusi zen submikroi laser iturriaren atalasea tamaina handiko laser iturriarenaren parekoa dela, eta are txikiagoa ere izan daitekeela (1. irudia).
1. irudia. CsPbBr3 submikroilar optikoki ponpatua etengabelaser argi iturria
Gainera, lan honek esperimentalki eta teorikoki aztertzen du, eta exiton-polarizatutako exitonen mekanismoa agerian uzten du submikroi laser iturri jarraituak gauzatzeko. Submikroi perovskitetan fotoi-exiton akoplamendu hobetuak taldearen errefrakzio-indizea nabarmen handitzen du 80 ingurura, eta horrek moduaren irabazia nabarmen handitzen du moduaren galera konpentsatzeko. Horrek perovskita submikroi laser iturri bat ere sortzen du, mikrobarrunbe eraginkorren kalitate faktore handiagoa eta emisio lerro zabalera estuagoa duena (2. irudia). Mekanismoak ikuspegi berriak ere eskaintzen ditu beste material erdieroale batzuetan oinarritutako tamaina txikiko eta atalase baxuko laserren garapenari buruz.
2. irudia. Polarizazio exitonikoak erabiltzen dituen mikroi azpiko laser iturriaren mekanismoa
Song Jiepeng, Pekingo Unibertsitateko Materialen Zientzia eta Ingeniaritza Eskolako 2020ko Zhiboko ikaslea, da artikuluaren lehen egilea, eta Pekingo Unibertsitatea da artikuluaren lehen unitatea. Zhang Qing eta Xiong Qihua, Tsinghua Unibertsitateko Fisikako irakaslea, dira dagokien egileak. Lana Txinako Zientzia Naturalen Fundazio Nazionalak eta Gazte Bikainentzako Pekingo Zientzia Fundazioak babestu dute.
Argitaratze data: 2023ko irailaren 12a