L'université de Pékin a réalisé qu'un pérovskite continusource laserPlus petit à 1 micron carré
Il est important de construire une source laser continue avec une zone de dispositive inférieure à 1 μm2 pour répondre aux besoins à faible consommation d'énergie d'interconnexion optique sur puce (<10 fj bit-1). Cependant, à mesure que la taille de l'appareil diminue, les pertes optiques et de matériaux augmentent de manière significative, de sorte que la taille du dispositif inférieur au micron et le pompage optique continu des sources laser sont extrêmement difficiles. Ces dernières années, les matériaux de pérovskite halogénure ont reçu une attention approfondie dans le domaine des lasers pompés optiquement en permanence en raison de leur gain optique élevé et de leurs propriétés de polariton d'exciton uniques. La zone d'appareil des sources laser continues de la pérovskite rapportées jusqu'à présent est encore supérieure à 10 μm2, et les sources laser submicroniques nécessitent toutes une lumière pulsée avec une densité d'énergie de pompe plus élevée pour stimuler.
En réponse à ce défi, le groupe de recherche de Zhang Qing de la School of Materials Science and Engineering de l'université de Pékin a préparé avec succès des matériaux monocristaux submicroniques de perrovskite de haute qualité pour obtenir des sources laser de pompage optique continu avec une zone d'appareil aussi faible que 0,65 μm2. En même temps, le photon est révélé. Le mécanisme de l'exciton polariton dans le processus de lasage pompé par optique en continu est profondément compris, ce qui fournit une nouvelle idée pour le développement de lasers semi-conducteurs à faible seuil. Les résultats de l'étude, intitulés «lasers de pérovskite pompés à onde continue avec une zone de dispositive inférieure à 1 μm2», ont récemment été publiés dans Advanced Materials.
Dans ce travail, la feuille de micron monocusstal de pérovskite inorganique CSPBBR3 a été préparée sur un substrat de saphir par dépôt de vapeur chimique. Il a été observé que le couplage fort des excitons de pérovskite avec les photons de microcavité de la paroi sonore à température ambiante a entraîné la formation de polariton excitonique. Grâce à une série de preuves, telles que l'intensité d'émission linéaire à non linéaire, la largeur de la ligne étroite, la transformation de polarisation des émissions et la transformation de la cohérence spatiale au seuil, la fluorescence pompée optique en continu est confirmée et la zone de dispositif est aussi faible que 0,65 μm2. Dans le même temps, il a été constaté que le seuil de la source laser submicronique est comparable à celui de la source laser de grande taille, et peut même être plus faible (figure 1).
Figure 1. Submicron CSPBBR3 en continu en continu optiquementsource de lumière laser
De plus, ce travail explore à la fois expérimentalement et théoriquement, et révèle le mécanisme des excitons polarisés par l'exciton dans la réalisation de sources laser continues submicroniques. Le couplage de photons-exciton amélioré dans les pérovskites submicroniques entraîne une augmentation significative de l'indice de réfraction du groupe à environ 80, ce qui augmente considérablement le gain de mode pour compenser la perte de mode. Cela se traduit également par une source laser submicron à perrovskite avec un facteur de qualité de microcavité efficace plus élevé et une largeur de ligne d'émission plus étroite (figure 2). Le mécanisme fournit également de nouvelles informations sur le développement de lasers à petite taille et à faible seuil basés sur d'autres matériaux semi-conducteurs.
Figure 2. Mécanisme de la source laser submicron
Song Jiepeng, un étudiant de Zhibo en 2020 de la School of Materials Science and Engineering de l'Université de Pékin, est le premier auteur du journal, et l'Université de Pékin est la première unité du journal. Zhang Qing et Xiong Qihua, professeur de physique à l'Université Tsinghua, sont les auteurs correspondants. Le travail a été soutenu par la National Natural Science Foundation of China et la Pékin Science Foundation pour les jeunes exceptionnels.
Heure du poste: sept-12-2023