पेकिंग विश्वविद्यालय ने पेरोवस्काइट 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 डिवाइस क्षेत्र वाले निरंतर लेजर स्रोत का निर्माण करना महत्वपूर्ण है। हालाँकि, जैसे-जैसे डिवाइस का आकार घटता है, ऑप्टिकल और सामग्री का नुकसान काफी बढ़ जाता है, इसलिए सब-माइक्रोन डिवाइस आकार और लेजर स्रोतों की निरंतर ऑप्टिकल पंपिंग प्राप्त करना बेहद चुनौतीपूर्ण है। हाल के वर्षों में, हैलाइड पेरोव्स्काइट सामग्रियों ने अपने उच्च ऑप्टिकल लाभ और अद्वितीय एक्साइटन पोलरिटॉन गुणों के कारण निरंतर ऑप्टिकली पंप किए गए लेजर के क्षेत्र में व्यापक ध्यान आकर्षित किया है। अब तक रिपोर्ट किए गए पेरोव्स्काइट निरंतर लेजर स्रोतों का डिवाइस क्षेत्र अभी भी 10μm2 से अधिक है, और सबमाइक्रोन लेजर स्रोतों को उत्तेजित करने के लिए उच्च पंप ऊर्जा घनत्व के साथ 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 से कम डिवाइस क्षेत्र के साथ निरंतर ऑप्टिकल पंपिंग लेजर स्रोतों को प्राप्त करने के लिए उच्च गुणवत्ता वाले पेरोव्स्काइट सबमिक्रॉन सिंगल क्रिस्टल सामग्री को सफलतापूर्वक तैयार किया। उसी समय, फोटॉन का पता चला है। सबमिक्रॉन निरंतर ऑप्टिकली पंप लेज़िंग प्रक्रिया में एक्सिटोन पोलरिटॉन के तंत्र को गहराई से समझा जाता है, जो छोटे आकार के कम थ्रेशोल्ड सेमीकंडक्टर लेजर के विकास के लिए एक नया विचार प्रदान करता है। अध्ययन के परिणाम, जिसका शीर्षक "1 μm2 से कम डिवाइस क्षेत्र के साथ निरंतर तरंग पंप पेरोव्स्काइट लेजर" है, हाल ही में एडवांस्ड मैटेरियल्स में प्रकाशित हुए थे।
इस कार्य में, रासायनिक वाष्प जमाव द्वारा नीलम सब्सट्रेट पर अकार्बनिक पेरोव्स्काइट CsPbBr3 एकल क्रिस्टल माइक्रोन शीट तैयार की गई थी। यह देखा गया कि कमरे के तापमान पर ध्वनि दीवार माइक्रोकैविटी फोटॉनों के साथ पेरोव्स्काइट एक्सिटोन के मजबूत युग्मन के परिणामस्वरूप एक्सिटोनिक पोलरिटॉन का निर्माण हुआ। रैखिक से गैर-रैखिक उत्सर्जन तीव्रता, संकीर्ण रेखा चौड़ाई, उत्सर्जन ध्रुवीकरण परिवर्तन और सीमा पर स्थानिक सुसंगति परिवर्तन जैसे साक्ष्यों की एक श्रृंखला के माध्यम से, उप-माइक्रोन आकार के CsPbBr3 एकल क्रिस्टल के निरंतर ऑप्टिकली पंप किए गए प्रतिदीप्ति लेज़ की पुष्टि की गई है, और डिवाइस क्षेत्र 0.65μm2 जितना कम है। उसी समय, यह पाया गया कि सबमाइक्रोन लेजर स्रोत की सीमा बड़े आकार के लेजर स्रोत के बराबर है, और इससे भी कम हो सकती है (चित्र 1)।
चित्र 1. निरंतर प्रकाशीय रूप से पंप किया गया सबमाइक्रोन CsPbBr3लेजर प्रकाश स्रोत
इसके अलावा, यह कार्य प्रयोगात्मक और सैद्धांतिक दोनों तरह से खोज करता है, और सबमिक्रॉन निरंतर लेजर स्रोतों की प्राप्ति में एक्साइटन-ध्रुवीकृत एक्साइटन के तंत्र को प्रकट करता है। सबमिक्रॉन पेरोव्स्काइट्स में उन्नत फोटॉन-एक्साइटन युग्मन के परिणामस्वरूप समूह अपवर्तक सूचकांक में लगभग 80 तक उल्लेखनीय वृद्धि होती है, जो मोड हानि की भरपाई के लिए मोड लाभ को काफी हद तक बढ़ाता है। इसके परिणामस्वरूप एक उच्च प्रभावी माइक्रोकैविटी गुणवत्ता कारक और एक संकीर्ण उत्सर्जन लाइनविड्थ (चित्र 2) के साथ एक पेरोव्स्काइट सबमिक्रॉन लेजर स्रोत भी बनता है। यह तंत्र अन्य अर्धचालक सामग्रियों पर आधारित छोटे आकार, कम-थ्रेसहोल्ड लेजर के विकास में नई अंतर्दृष्टि भी प्रदान करता है।
चित्र 2. एक्सिटोनिक पोलरिज़न का उपयोग करके उप-माइक्रोन लेजर स्रोत का तंत्र
पेकिंग यूनिवर्सिटी के स्कूल ऑफ मैटेरियल्स साइंस एंड इंजीनियरिंग के 2020 ज़ीबो छात्र सोंग जीपेंग इस पेपर के पहले लेखक हैं और पेकिंग यूनिवर्सिटी इस पेपर की पहली इकाई है। त्सिंगुआ यूनिवर्सिटी में भौतिकी के प्रोफेसर झांग किंग और ज़िओंग किहुआ इसके संगत लेखक हैं। इस काम को चीन के राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन और बीजिंग साइंस फाउंडेशन फॉर आउटस्टैंडिंग यंग पीपल द्वारा समर्थित किया गया था।
पोस्ट करने का समय: सितम्बर-12-2023