पेकिंग विश्वविद्यालय ने पेरोव्स्काइट सतत का एहसास कियालेजर स्रोत1 वर्ग माइक्रोन से छोटा
ऑन-चिप ऑप्टिकल इंटरकनेक्शन (<10 fJ बिट-1) की कम ऊर्जा खपत की आवश्यकता को पूरा करने के लिए 1μm2 से कम उपकरण क्षेत्र वाले एक सतत लेज़र स्रोत का निर्माण करना महत्वपूर्ण है। हालाँकि, जैसे-जैसे उपकरण का आकार घटता है, प्रकाशीय और पदार्थीय हानियाँ काफी बढ़ जाती हैं, इसलिए उप-माइक्रोन उपकरण आकार और लेज़र स्रोतों की सतत प्रकाशीय पम्पिंग प्राप्त करना अत्यंत चुनौतीपूर्ण होता है। हाल के वर्षों में, हैलाइड पेरोव्स्काइट पदार्थों ने अपने उच्च प्रकाशीय लाभ और अद्वितीय एक्साइटन पोलरिटॉन गुणों के कारण सतत प्रकाशीय पम्पिंग लेज़रों के क्षेत्र में व्यापक ध्यान आकर्षित किया है। अब तक रिपोर्ट किए गए पेरोव्स्काइट सतत लेज़र स्रोतों का उपकरण क्षेत्र अभी भी 10μm2 से अधिक है, और सभी उप-माइक्रोन लेज़र स्रोतों को उत्तेजित करने के लिए उच्च पंप ऊर्जा घनत्व वाले स्पंदित प्रकाश की आवश्यकता होती है।
इस चुनौती के जवाब में, पेकिंग विश्वविद्यालय के स्कूल ऑफ मैटेरियल्स साइंस एंड इंजीनियरिंग के झांग किंग के शोध समूह ने 0.65μm2 जितने कम उपकरण क्षेत्र वाले निरंतर प्रकाशीय पंपिंग लेज़र स्रोतों को प्राप्त करने के लिए उच्च-गुणवत्ता वाले पेरोव्स्काइट सबमाइक्रोन एकल क्रिस्टल पदार्थ सफलतापूर्वक तैयार किए। साथ ही, फोटॉन का पता चला। सबमाइक्रोन निरंतर प्रकाशीय पंप लेज़िंग प्रक्रिया में एक्साइटन पोलरिटॉन की क्रियाविधि को गहराई से समझा गया है, जो छोटे आकार के कम थ्रेशोल्ड सेमीकंडक्टर लेज़रों के विकास के लिए एक नया विचार प्रदान करता है। "1 μm2 से कम उपकरण क्षेत्र वाले निरंतर तरंग पंपित पेरोव्स्काइट लेज़र" शीर्षक वाले इस अध्ययन के परिणाम हाल ही में एडवांस्ड मैटेरियल्स में प्रकाशित हुए थे।
इस कार्य में, रासायनिक वाष्प निक्षेपण द्वारा नीलम सब्सट्रेट पर अकार्बनिक पेरोव्स्काइट CsPbBr3 एकल क्रिस्टल माइक्रोन शीट तैयार की गई। यह देखा गया कि कमरे के तापमान पर पेरोव्स्काइट एक्साइटॉन और ध्वनि भित्ति सूक्ष्मगुहा फोटॉनों के प्रबल युग्मन के परिणामस्वरूप एक्साइटोनिक पोलरिटॉन का निर्माण हुआ। रैखिक से अरैखिक उत्सर्जन तीव्रता, संकीर्ण रेखा चौड़ाई, उत्सर्जन ध्रुवीकरण परिवर्तन और सीमा पर स्थानिक सुसंगति परिवर्तन जैसे कई प्रमाणों के माध्यम से, उप-माइक्रोन आकार के CsPbBr3 एकल क्रिस्टल के निरंतर प्रकाशीय रूप से पंपित प्रतिदीप्ति लेज़र की पुष्टि हुई है, और उपकरण क्षेत्र 0.65μm2 जितना कम है। साथ ही, यह पाया गया कि उप-माइक्रोन लेज़र स्रोत की सीमा बड़े आकार के लेज़र स्रोत के बराबर है, और इससे भी कम हो सकती है (चित्र 1)।
चित्र 1. निरंतर प्रकाशीय रूप से पंप किया गया सबमाइक्रोन CsPbBr3लेज़र प्रकाश स्रोत
इसके अलावा, यह कार्य प्रयोगात्मक और सैद्धांतिक दोनों रूप से अन्वेषण करता है, और सबमाइक्रोन सतत लेज़र स्रोतों के निर्माण में एक्साइटॉन-ध्रुवीकृत एक्साइटॉन की क्रियाविधि को उजागर करता है। सबमाइक्रोन पेरोव्स्काइट्स में उन्नत फोटॉन-एक्साइटॉन युग्मन के परिणामस्वरूप समूह अपवर्तनांक में लगभग 80 तक उल्लेखनीय वृद्धि होती है, जो मोड हानि की भरपाई के लिए मोड लाभ को काफी हद तक बढ़ा देता है। इसके परिणामस्वरूप एक उच्च प्रभावी माइक्रोकैविटी गुणवत्ता कारक और एक संकरी उत्सर्जन रेखा चौड़ाई वाला पेरोव्स्काइट सबमाइक्रोन लेज़र स्रोत भी प्राप्त होता है (चित्र 2)। यह क्रियाविधि अन्य अर्धचालक पदार्थों पर आधारित छोटे आकार, निम्न-सीमा लेज़रों के विकास में नई अंतर्दृष्टि भी प्रदान करती है।
चित्र 2. एक्सिटोनिक पोलरिज़ोन का उपयोग करते हुए उप-माइक्रोन लेज़र स्रोत की क्रियाविधि
पेकिंग विश्वविद्यालय के स्कूल ऑफ मैटेरियल्स साइंस एंड इंजीनियरिंग के 2020 के झिबो छात्र सोंग जीपेंग इस शोधपत्र के प्रथम लेखक हैं और पेकिंग विश्वविद्यालय इस शोधपत्र की पहली इकाई है। झांग किंग और सिंघुआ विश्वविद्यालय में भौतिकी के प्रोफेसर शियोंग किहुआ, संवाददाता लेखक हैं। इस शोधपत्र को चीन के राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन और बीजिंग साइंस फाउंडेशन फॉर आउटस्टैंडिंग यंग पीपल द्वारा समर्थित किया गया है।
पोस्ट करने का समय: 12-सितंबर-2023