북경 대학

Peking University는 Perovskite 연속을 깨달았습니다레이저 소스1 평방 미크론보다 작습니다
온칩 광학 상호 연결의 저에너지 소비 요구 사항을 충족시키기 위해 1μm2 미만의 장치 영역을 갖는 연속 레이저 소스를 구성하는 것이 중요합니다 (<10 fj bit-1). 그러나 장치 크기가 감소함에 따라 광학 및 재료 손실이 크게 증가하므로 미묘한 장치 크기와 레이저 소스의 연속 광학 펌핑을 달성하는 것은 매우 어려운 일입니다. 최근 몇 년 동안, Halide Perovskite 재료는 높은 광학 게인 및 독특한 엑시톤 Polariton 특성으로 인해 연속 광학 펌프 레이저 분야에서 광범위한 주목을 받았습니다. 지금까지보고 된 Perovskite 연속 레이저 소스의 장치 영역은 여전히 ​​10μm2보다 크며, 서브 미크론 레이저 소스는 모두 펌프 에너지 밀도가 높은 펄스 라이트를 자극해야합니다.

이 도전에 대응하여 Peking University의 재료 과학 및 공학 학교의 Zhang Qing의 연구 그룹은 0.65μm2의 장치 영역이 낮은 지속적인 광학 펌핑 레이저 소스를 달성하기 위해 고품질 페로프 스카이트 서브 미크론 단결정 재료를 성공적으로 준비했습니다. 동시에 광자가 드러납니다. 서브 미크론 연속 광학적으로 펌핑 된 레이싱 공정에서 엑시톤 폴라 리턴의 메커니즘은 깊이 이해되며, 이는 작은 크기의 낮은 임계 값 반도체 레이저의 개발에 대한 새로운 아이디어를 제공한다. 이 연구 결과는 "연속파 펌핑 페 로브 스카이 트 레이저가 1 μm2 미만의 장치 영역을 갖는다"라는 제목의 결과는 최근 고급 재료로 발표되었습니다.

이 연구에서, 무기 페 로브 스카이 트 CSPBBR3 단결정 미크론 시트를 화학 기상 증착에 의해 사파이어 기판상에서 제조 하였다. 실온에서 음향 벽 마이크로 캐비티 광자와 페 로브 스카이 트 엑시톤의 강한 커플 링은 흥분성 극성의 형성을 초래하는 것으로 관찰되었다. 임계 값에서 선형에서 비선형 방출 강도, 좁은 선 폭, 방출 편광 변환 및 공간 일관성 변환과 같은 일련의 증거를 통해, 하위 미크론 크기의 CSPBBR3 단일 결정의 연속 광학 펌프 형광 레이스가 확인되고, 장치 영역은 0.65μm2만큼 낮다. 동시에, 서브 미크론 레이저 소스의 임계 값은 대형 레이저 소스의 임계 값과 비슷하며 심지어 더 낮을 수 있음이 밝혀졌습니다 (그림 1).

그림 1. 연속 광학 펌핑 된 하위 크론 CSPBBR3레이저 광원

또한,이 연구는 실험적으로나 이론적으로 탐구하며, 서브 미크론 연속 레이저 소스의 실현에서 엑시톤-편광 엑시톤의 메커니즘을 보여준다. 서브 미크론 페 로브 스키 트에서 향상된 광자-엑시톤 커플 링은 그룹 굴절률이 약 80으로 크게 증가하여 모드 손실을 보상하기 위해 모드 이득을 실질적으로 증가시킨다. 이로 인해 페 로브 스카이 트 하위 미크론 레이저 소스는 더 높은 효과적인 미세한 품질 품질 요인과 더 좁은 방출 라인폭을 갖습니다 (그림 2). 이 메커니즘은 또한 다른 반도체 재료를 기반으로하는 소규모의 저 임계 값 레이저의 개발에 대한 새로운 통찰력을 제공합니다.

그림 2. 흥분성 편광을 이용한 서브 미크론 레이저 소스의 메커니즘

Peking University의 Materials Science and Engineering School의 2020 Zhibo 학생 인 Song Jiepeng 은이 논문의 첫 번째 저자이며 Peking University는이 논문의 첫 번째 단위입니다. 징구 아 대학교의 물리학 교수 인 Zhang Qing과 Xiong Qihua가 해당 저자입니다. 이 작업은 중국 국립 자연 과학 재단과 뛰어난 젊은이들을위한 베이징 과학 재단의 지원을 받았습니다.