Пекин университеті перовскит үздіксіздігін жүзеге асырдылазер көзі1 шаршы микроннан кіші
Чиптегі оптикалық өзара байланыстың төмен энергия тұтыну талабын қанағаттандыру үшін (<10 fJ бит-1) құрылғы ауданы 1 мкм2-ден аз үздіксіз лазер көзін құру маңызды. Дегенмен, құрылғы өлшемі кішірейген сайын оптикалық және материалдық шығындар айтарлықтай артады, сондықтан субмикронды құрылғы өлшеміне және лазер көздерін үздіксіз оптикалық айдауға қол жеткізу өте қиын. Соңғы жылдары галогенидті перовскит материалдары жоғары оптикалық күшейту және бірегей экситон поляритондық қасиеттеріне байланысты үздіксіз оптикалық айдалатын лазерлер саласында кеңінен назар аударды. Қазіргі уақытта хабарланған перовскит үздіксіз лазер көздерінің құрылғы ауданы әлі де 10 мкм2-ден асады, ал субмикронды лазер көздерінің барлығы ынталандыру үшін сорғы энергиясының тығыздығы жоғары импульсті жарықты қажет етеді.
Осы қиындыққа жауап ретінде Пекин университетінің Материалтану және инженерия мектебінің зерттеу тобы Чжан Циннің жоғары сапалы перовскит субмикронды монокристалды материалдарды сәтті дайындап, құрылғы ауданы 0,65 мкм2 болатын үздіксіз оптикалық сорғы лазерлік көздерін алды. Сонымен қатар, фотон ашылды. Субмикронды үздіксіз оптикалық сорғымен лазерлеу процесіндегі экситон поляритонының механизмі терең зерттелді, бұл шағын өлшемді төмен шекті жартылай өткізгіш лазерлерді әзірлеу үшін жаңа идея ұсынады. «Құрылғы ауданы 1 мкм2-ден төмен үздіксіз толқынды сорғымен перовскит лазерлері» деп аталатын зерттеу нәтижелері жақында Advanced Materials журналында жарияланды.
Бұл жұмыста бейорганикалық перовскит CsPbBr3 монокристаллдық микрон парағы сапфир төсенішінде химиялық бумен тұндыру арқылы дайындалды. Бөлме температурасында перовскит экситондарының дыбыс қабырғасының микроқуысты фотондарымен күшті байланысы экситондық поляритонның пайда болуына әкелетіні байқалды. Сызықтықтан сызықтық емес сәулелену қарқындылығына, тар сызық еніне, сәулелену поляризациясының трансформациясына және табалдырықтағы кеңістіктік когеренттіліктің трансформациясына сияқты бірқатар дәлелдер арқылы субмикронды өлшемді CsPbBr3 монокристалының үздіксіз оптикалық айдалатын флуоресценциялық лазасы расталды және құрылғы ауданы 0,65 мкм2 дейін төмен. Сонымен қатар, субмикронды лазер көзінің табалдырығы үлкен өлшемді лазер көзінің табалдырығымен салыстыруға болатыны және тіпті одан да төмен болуы мүмкін екені анықталды (1-сурет).
1-сурет. Үздіксіз оптикалық айдалатын субмикронды CsPbBr3лазерлік жарық көзі
Сонымен қатар, бұл жұмыс эксперименттік және теориялық тұрғыдан зерттейді және субмикронды үздіксіз лазерлік көздерді жүзеге асырудағы экситон-поляризацияланған экситондардың механизмін ашады. Субмикронды перовскиттердегі фотон-экзитондық байланыстың күшеюі топтық сыну көрсеткішінің шамамен 80-ге дейін айтарлықтай артуына әкеледі, бұл режимнің жоғалуын өтеу үшін режимнің күшейтілуін айтарлықтай арттырады. Бұл сондай-ақ тиімді микроқуыстылық сапа коэффициенті жоғары және эмиссиялық сызық ені тар перовскитті субмикронды лазерлік көзге әкеледі (2-сурет). Механизм сонымен қатар басқа жартылай өткізгіш материалдарға негізделген шағын өлшемді, төмен шекті лазерлерді әзірлеуге жаңа түсініктер береді.
2-сурет. Экситоникалық поляризонды пайдаланатын субмикронды лазер көзінің механизмі
Пекин университетінің Материалтану және инженерия мектебінің 2020 жылғы Чжибо студенті Сун Цзепен мақаланың алғашқы авторы, ал Пекин университеті мақаланың алғашқы бөлімі болып табылады. Цинхуа университетінің физика профессоры Чжан Цин мен Сюн Цихуа сәйкес авторлар болып табылады. Жұмысты Қытайдың Ұлттық жаратылыстану ғылымдары қоры және Бейжіңнің көрнекті жастарға арналған ғылыми қоры қолдады.
Жарияланған уақыты: 2023 жылғы 12 қыркүйек