Бээжингийн их сургууль перовскит тасралтгүй явагдсанлазерын эх үүсвэр1 квадрат микроноос бага
Чип дээрх оптик холболтын эрчим хүчний бага зарцуулалтыг (<10 fJ бит-1) хангахын тулд 1μm2-аас бага төхөөрөмжийн талбай бүхий тасралтгүй лазерын эх үүсвэрийг барих нь чухал юм. Гэсэн хэдий ч төхөөрөмжийн хэмжээ багасах тусам оптик болон материалын алдагдал ихээхэн нэмэгддэг тул микроноос доош төхөөрөмжийн хэмжээ болон лазерын эх үүсвэрийг тасралтгүй оптик шахах нь туйлын хэцүү байдаг. Сүүлийн жилүүдэд галидын перовскит материалууд нь оптикийн өндөр ашиг, өвөрмөц өдөөлттэй туйлшралын шинж чанараараа тасралтгүй оптик шахдаг лазерын салбарт ихээхэн анхаарал хандуулж байна. Одоогоор мэдээлэгдсэн перовскит тасралтгүй лазерын эх үүсвэрийн төхөөрөмжийн талбай 10μm2-аас их хэвээр байгаа бөгөөд микрон доорх лазерын эх үүсвэрүүд бүгд өдөөх насосны эрчим хүчний нягтрал ихтэй импульсийн гэрэл шаарддаг.
Энэхүү сорилтод хариу болгож, Бээжингийн Их Сургуулийн Материал Шинжлэх Ухаан, Инженерийн Сургуулийн Жан Чингийн судалгааны баг 0.65μm2 хүртэлх төхөөрөмжийн талбай бүхий тасралтгүй оптик шахах лазерын эх үүсвэрийг бий болгохын тулд өндөр чанарын перовскит субмикрон дан болор материалыг амжилттай бэлтгэсэн. Үүний зэрэгцээ фотон илэрдэг. Микроноор дамжих тасралтгүй оптик шахуургатай лазерын процесст өдөөх туйлшралын механизм нь гүн гүнзгий ойлгогдсон бөгөөд энэ нь жижиг хэмжээтэй бага босго бүхий хагас дамжуулагч лазерыг хөгжүүлэх шинэ санааг өгч байна. “1 μм2-аас доош төхөөрөмжийн талбай бүхий тасралтгүй долгионоор шахагдсан перовскит лазерууд” нэртэй судалгааны үр дүнг саяхан Advanced Materials сэтгүүлд нийтлэв.
Энэ ажилд органик бус перовскит CsPbBr3 нэг талст микрон хуудсыг химийн уурын тунадасжилтаар индранил субстрат дээр бэлтгэсэн. Өрөөний температурт перовскит өдөөлтийг дууны хананы бичил хөндийн фотонуудтай хүчтэй холбосноор өдөөлттэй туйлшрал үүссэн нь ажиглагдсан. Шугаманаас шугаман бус ялгаруулалтын эрч хүч, нарийн шугамын өргөн, ялгаруулалтын туйлшралын хувиргалт, босгон дахь орон зайн уялдаа холбоо зэрэг олон тооны нотолгоог ашиглан жижиг микрон хэмжээтэй CsPbBr3 дан болорын тасралтгүй оптик шахдаг флюресценцийн лазерыг баталгаажуулж, төхөөрөмжийн талбайг баталгаажуулдаг. 0.65μm2 хүртэл бага байна. Үүний зэрэгцээ дэд микрон лазерын эх үүсвэрийн босго нь том хэмжээтэй лазерын эх үүсвэртэй харьцуулах боломжтой бөгөөд бүр бага байж болно (Зураг 1).
Зураг 1. Тасралтгүй оптик шахуургатай субмикрон CsPbBr3лазер гэрлийн эх үүсвэр
Цаашилбал, энэхүү ажил нь туршилтын болон онолын аль алиныг нь судалж, микрон доорх тасралтгүй лазерын эх үүсвэрийг хэрэгжүүлэхэд өдөөлтөд туйлширсан өдөөлтүүдийн механизмыг илчилсэн. Субмикрон перовскит дэх фотон-экситоны холболтыг сайжруулснаар бүлгийн хугарлын илтгэгч 80 орчим болж мэдэгдэхүйц нэмэгдэж, горимын алдагдлыг нөхөх горимын өсөлтийг ихээхэн нэмэгдүүлдэг. Үүний үр дүнд мөн илүү үр дүнтэй бичил хөндий чанарын хүчин зүйл, ялгаралтын шугамын өргөн нарийссан перовскит дэд микрон лазерын эх үүсвэр үүсдэг (Зураг 2). Энэхүү механизм нь бусад хагас дамжуулагч материал дээр суурилсан жижиг хэмжээтэй, бага босготой лазерыг хөгжүүлэх шинэ ойлголтыг өгдөг.
Зураг 2. Excitonic polarizons ашиглан дэд микрон лазерын эх үүсвэрийн механизм
Уг нийтлэлийн анхны зохиогч нь Бээжингийн Их Сургуулийн Материал Шинжлэх Ухаан, Инженерийн сургуулийн 2020 оны Жибо сургуулийн оюутан Сүн Жиепэн, нийтлэлийн анхны нэгж нь Бээжингийн их сургууль юм. Жан Чин, Чинхуа их сургуулийн физикийн профессор Шионг Цихуа нар холбогдох зохиогчид юм. Уг ажлыг БНХАУ-ын Байгалийн шинжлэх ухааны үндэсний сан болон Бээжингийн шилдэг залуучуудын шинжлэх ухааны сан дэмжсэн байна.
Шуудангийн цаг: 2023 оны 9-р сарын 12