Jarenlang hebben ingenieurs betere manieren gezocht om kleine, efficiënte lasers te bouwen die rechtstreeks kunnen worden geïntegreerd in siliciumchips, een belangrijke stap in de richting van snellere, meer capabele optische communicatie en computergebruik.
De commerciële lasers van vandaag zijn meestal gemaakt van III - v halfgeleiders gekweekt op gespecialiseerde substraten - Een proces dat hen moeilijk en duur maakt om te combineren met reguliere siliciumtechnologie. Alle - anorganische perovskietfilms zijn naar voren gekomen als een veelbelovend alternatief omdat ze goedkoop kunnen worden geproduceerd, met veel substraattypen kunnen werken en sterke optische eigenschappen kunnen bieden.
Maar een groot obstakel heeft in de weg gestaan: bij kamertemperatuur was het moeilijk om perovskiet -lasers in continue of bijna - continue modi te laten draaien zonder hun ladingsdragers te verliezen aan een effect dat bekend staat als Auger Recombinatie.
Een onderzoeksteam aan de Zhejiang University heeft nu een eenvoudige methode aangetoond om dit probleem te overwinnen, wat leidt tot record - instellingsprestaties voor perovskite -lasers onder bijna - continue werking.
Zoals gerapporteerd inGeavanceerde fotonica, hun aanpak maakt gebruik van een vluchtig ammoniumadditief tijdens het gloeiproces van polykristallijne perovskietfilms. Deze additieve activeert een "fasereconstructie" die ongewenste laag - dimensionale fasen verwijdert, waardoor kanalen die de recombinatie van de vijzel versnellen. Het resultaat is een pure 3D -structuur die de ladingsdragers beter behoudt die nodig zijn voor het laseren, zonder aanzienlijk optisch verlies toe te voegen.
Om de verbetering te begrijpen, analyseerde het team hoe elektronen en gaten recombineren onder verschillende pompomstandigheden. Auger Recombinatie - waarbij energie van een recombinatie -elektron - gatpaar aan een andere drager wordt gegeven in plaats van uitgestoten als licht - wordt vooral problematisch wanneer het invoerlicht wordt geleverd in langere pulsen of continue balken.
In die situaties vindt dragersinjectie plaats in een tijdschema vergelijkbaar met of langer dan de levensduur van de Auger, wat leidt tot snel verlies van de drager en het voorkomen van de build - Up van populatie -inversie die nodig is voor het laseren. Door dit proces te onderdrukken, konden de onderzoekers de dragerdichtheden in stand houden die nodig zijn voor efficiënte gestimuleerde emissie.
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. Deze prestaties markeert het beste dat tot nu toe is gerapporteerd voor een perovskietlaser in dit regime.
De resultaten wijzen op een praktische route voor het maken van hoge {- prestatie perovskite lasers die kunnen werken onder waar continu - golf of elektrisch aangedreven omstandigheden - sleutel mijlpalen voor hun integratie in toekomstige fotonische chips en potentieel flexibele of potentieel flexibele of potentieel flexibele of potentieel flexibele of potentieel flexibele of potentieel flexibele of potentieel flexibele of potentieel flexibele of potentieel flexibele of potentieel flexibele of potentieel flexibele of potentieel flexibele of potentieel flexibele of potentieel flexibele of potentieel flexibele of potentieel flexibele of draagbare optoestel.
