Godinama su inženjeri tražili bolje načine za izgradnju sitnih, učinkovitih lasera koji se mogu integrirati izravno na silikonske čipove, što je ključni korak prema bržim, sposobnijim optičkim komunikacijama i računarstvu.
Današnji komercijalni laseri uglavnom su izrađeni od iii - v poluvodiča koji se uzgajaju na specijaliziranim supstratima - proces koji ih čini teškim i skupljim za kombiniranje s mainstream silikonskom tehnologijom. Svi - anorganski perovskitni filmovi pojavili su se kao obećavajuća alternativa jer se mogu izraditi jeftino, raditi s mnogim tipovima supstrata i nude snažna optička svojstva.
Ali jedna glavna prepreka je stajala na putu: na sobnoj temperaturi bilo je teško dobiti perovskite lasere da se pokrenu u kontinuiranim ili blizu - kontinuiranim modusima bez brzog gubitka nosača naboja na efekt poznat kao rekombinacija Augera.
Istraživački tim na Sveučilištu Zhejiang sada je pokazao jednostavnu metodu za prevladavanje ovog problema, što je dovelo do zapisa - postavljanja performansi za perovskite lasere pod u blizini - kontinuiranog rada.
Kao što je prijavljeno uNapredna fotonika, njihov pristup koristi hlapljivi amonijev aditiv tijekom postupka žarenja polikristalnih perovskitnih filmova. Ovaj aditiv pokreće "rekonstrukciju faza" koja uklanja neželjene niske - dimenzionalne faze, smanjujući kanale koji ubrzavaju rekombinaciju puzanja. Rezultat je čista 3D struktura koja bolje čuva nosače naboja potrebnih za lasiranje, bez dodavanja značajnog optičkog gubitka.
Da bi shvatio poboljšanje, tim je analizirao kako se elektroni i rupe rekombiniraju u različitim uvjetima crpljenja. Augutor rekombinacija - gdje je energija iz rekombiniranog elektrona - par rupa daje se drugom nosaču umjesto da se emitira kao svjetlost - postaje posebno problematična kada se ulazna svjetlost isporučuje u dužim pulsima ili neprekidnim snopovima.
U tim se situacijama injekcija nosača događa na vremenskoj skali sličnom ili dužem od životnog vijeka, što dovodi do brzog gubitka nosača i sprečavanja izgradnje - up inverzije stanovništva potrebnim za lasing. Suzbijanjem ovog procesa, istraživači su uspjeli održati gustoću nosača potrebne za učinkovitu stimuliranu emisiju.
With their optimized films, the team built a single-mode vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL) that achieved a low lasing threshold of 17.3 μJ/cm² and an impressive quality factor of 3850 under quasi-continuous nanosecond pumping. Ovaj nastup označava najbolje prijavljeno do danas za perovskitni laser u ovom režimu.
Rezultati upućuju na praktični put za izradu visokog - performansi perovskite lasera koji bi mogli raditi pod istinskim kontinuiranim valovima - ili električno pogođenim uvjetima - ključnim prekretnicama za njihovu integraciju u buduće fotonične čipove i potencijalne fleksibilne ili nosive optoeleloške uređaje.
