Бээжингийн Их Сургууль перовскит тасралтгүй аргыг нээсэнлазерын эх үүсвэр1 хавтгай дөрвөлжин микроноос бага
Чип дээрх оптик холболтын бага эрчим хүчний хэрэглээний шаардлагыг (<10 fJ бит-1) хангахын тулд төхөөрөмжийн талбай 1μm2-ээс бага тасралтгүй лазер эх үүсвэр барих нь чухал юм. Гэсэн хэдий ч төхөөрөмжийн хэмжээ багасах тусам оптик болон материалын алдагдал мэдэгдэхүйц нэмэгддэг тул микроноос бага төхөөрөмжийн хэмжээ болон лазер эх үүсвэрийг тасралтгүй оптик шахах нь маш хэцүү байдаг. Сүүлийн жилүүдэд галоген перовскит материалууд нь өндөр оптик олшруулалт болон өвөрмөц экситон поляритон шинж чанараасаа шалтгаалан тасралтгүй оптик шахдаг лазерын салбарт өргөн хүрээтэй анхаарал татаж байна. Одоогоор мэдээлэгдсэн перовскит тасралтгүй лазер эх үүсвэрүүдийн төхөөрөмжийн талбай 10μm2-ээс их хэвээр байгаа бөгөөд микроноос бага лазер эх үүсвэрүүд бүгд өдөөх зорилгоор насосны энергийн нягтрал өндөртэй импульсийн гэрэл шаарддаг.
Энэхүү сорилтын хариуд Бээжингийн Их Сургуулийн Материалын Шинжлэх Ухаан, Инженерийн Сургуулийн Жан Чингийн судалгааны баг өндөр чанартай перовскит субмикрон дан талст материалыг амжилттай бэлтгэж, төхөөрөмжийн талбай нь 0.65μm2 хүртэл багатай тасралтгүй оптик шахах лазерын эх үүсвэрийг гаргаж авсан. Үүний зэрэгцээ фотоныг нээж илрүүлсэн. Субмикрон тасралтгүй оптик шахах лазерын процесст экситон поляритоны механизмыг гүнзгий ойлгосон нь жижиг хэмжээтэй бага босго хагас дамжуулагч лазеруудыг хөгжүүлэх шинэ санааг гаргаж байна. "1μm2-ээс доош төхөөрөмжийн талбайтай тасралтгүй долгионтой перовскит лазерууд" нэртэй судалгааны үр дүнг саяхан Advanced Materials сэтгүүлд нийтлэв.
Энэхүү ажилд органик бус перовскит CsPbBr3 дан талст микрон хуудсыг индранил суурь дээр химийн уурын тунадасжуулалтаар бэлтгэсэн. Өрөөний температурт перовскит экситонууд дууны ханын микро хөндийн фотонуудтай хүчтэй холбогдож, экситон поляритон үүссэн болохыг ажигласан. Шугаманаас шугаман бус ялгаралтын эрчим, нарийн шугамын өргөн, ялгаралтын туйлшралын хувирал, босго дахь орон зайн когерентын хувирал зэрэг хэд хэдэн нотолгооноор дамжуулан микроноос бага хэмжээтэй CsPbBr3 дан талстын тасралтгүй оптик шахуургын флуоресценцийн лаз батлагдсан бөгөөд төхөөрөмжийн талбай нь 0.65μm2 хүртэл бага байна. Үүний зэрэгцээ, микроноос бага лазерын эх үүсвэрийн босго нь том хэмжээтэй лазерын эх үүсвэрийн босготой харьцуулах боломжтой бөгөөд бүр бага байж болохыг тогтоосон (Зураг 1).
Зураг 1. Тасралтгүй оптик шахуургатай дэд микрон CsPbBr3лазер гэрлийн эх үүсвэр
Цаашилбал, энэхүү бүтээл нь туршилтын болон онолын хувьд судалж, субмикрон тасралтгүй лазерын эх үүсвэрийг бий болгоход экситон-туйлширсан экситонуудын механизмыг илчилдэг. Субмикрон перовскит дэх фотон-экситоны холболтыг сайжруулснаар бүлгийн хугарлын индекс 80 орчим болж мэдэгдэхүйц нэмэгдэж, горимын алдагдлыг нөхөхийн тулд горимын олзыг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлдэг. Энэ нь мөн илүү өндөр үр дүнтэй бичил хөндийн чанарын хүчин зүйл, нарийхан ялгаралтын шугамын өргөнтэй перовскит субмикрон лазерын эх үүсвэрийг бий болгодог (Зураг 2). Энэхүү механизм нь бусад хагас дамжуулагч материал дээр суурилсан жижиг хэмжээтэй, бага босго лазерын хөгжлийн талаар шинэ ойлголтыг өгдөг.
Зураг 2. Экситон поляризонууд ашиглан микроноос доош лазерын эх үүсвэрийн механизм
Бээжингийн Их Сургуулийн Материалын Шинжлэх Ухаан, Инженерийн Сургуулийн 2020 оны Жибогийн оюутан Сун Жиепэн нь уг өгүүллийн анхны зохиогч бөгөөд Бээжингийн Их Сургууль нь уг өгүүллийн анхны нэгж юм. Жан Чин, Цинхуа Их Сургуулийн Физикийн профессор Сюн Чихуа нар тус тусын зохиогчид юм. Энэхүү бүтээлийг Хятадын Байгалийн Шинжлэх Ухааны Үндэсний Сан болон Онцгой Залуучуудын Бээжингийн Шинжлэх Ухааны Сан дэмжсэн.
Нийтэлсэн цаг: 2023 оны 9-р сарын 12