Донишгоҳи Пекин як перовскити пайвастаро амалӣ кардманбаи лазерӣхурдтар аз 1 микрон мураббаъ
Сохтани манбаи пайвастаи лазерӣ бо масоҳати дастгоҳ камтар аз 1μm2 барои қонеъ кардани талаботи ками истеъмоли энергия барои пайвасти оптикии дар чип (<10 fJ bit-1) муҳим аст. Аммо, бо кам шудани андозаи дастгоҳ, талафоти оптикӣ ва мавод ба таври назаррас меафзояд, аз ин рӯ ба даст овардани андозаи дастгоҳи зермикронӣ ва насоси оптикии пайвастаи манбаъҳои лазерӣ хеле душвор аст. Дар солҳои охир, маводҳои галогенидии перовскитӣ дар соҳаи лазерҳои пайвастаи оптикӣ бо насоси оптикӣ таваҷҷӯҳи зиёдро ба худ ҷалб кардаанд, зеро онҳо фоидаи баланди оптикӣ ва хосиятҳои беназири поляритони экситонӣ доранд. Масоҳати дастгоҳи манбаъҳои пайвастаи лазерии перовскитӣ, ки то ҳол гузориш шудаанд, ҳанӯз ҳам аз 10μm2 зиёдтар аст ва ҳамаи манбаъҳои лазерии зермикронӣ барои ҳавасмандкунӣ ба нури импулсӣ бо зичии баланди энергияи насос ниёз доранд.
Дар посух ба ин мушкилот, гурӯҳи тадқиқотии Чжан Цин аз Мактаби илмҳои мавод ва муҳандисии Донишгоҳи Пекин маводҳои яккристаллии зермикронии перовскити баландсифатро бомуваффақият омода карданд, то манбаъҳои лазерии пайвастаи обкашии оптикиро бо масоҳати дастгоҳ то 0,65 мкм2 ба даст оранд. Ҳамзамон, фотон ошкор карда мешавад. Механизми поляритони экситон дар раванди лазерии пайвастаи оптикии субмикронӣ амиқ фаҳмида шудааст, ки идеяи наверо барои таҳияи лазерҳои нимноқилии андозаи хурди остонаи паст фароҳам меорад. Натиҷаҳои таҳқиқот бо номи "Лазерҳои перовскитии мавҷи пайваста бо обкашӣ бо масоҳати дастгоҳ камтар аз 1 мкм2" ба наздикӣ дар Advanced Materials нашр шуданд.
Дар ин кор, варақаи микронҳои монокристаллии перовскити ғайриорганикӣ CsPbBr3 дар рӯи субстрати сафир бо роҳи таҳшинкунии буғи кимиёвӣ омода карда шуд. Мушоҳида шуд, ки пайвастагии қавии экситонҳои перовскит бо фотонҳои микроковокии девори садо дар ҳарорати хонагӣ боиси пайдоиши поляритони экситонӣ гардид. Тавассути як қатор далелҳо, ба монанди шиддати партоби хаттӣ ба ғайрихаттӣ, паҳнои хатти танг, табдили поляризатсияи партоби хаттӣ ва табдили когерентии фазоӣ дар остона, лазаи флуоресценсияи пайвастаи оптикӣ бо насоси яккристаллии CsPbBr3 бо андозаи зермикрон тасдиқ карда шуд ва масоҳати дастгоҳ то 0,65μm2 кам аст. Дар айни замон, муайян карда шуд, ки остонаи манбаи лазери субмикронӣ бо манбаи лазери андозаи калон қобили муқоиса аст ва ҳатто метавонад пасттар бошад (Расми 1).
Расми 1. Субмикронии пайвастаи оптикӣ бо насоси CsPbBr3манбаи нури лазерӣ
Ғайр аз ин, ин кор ҳам аз ҷиҳати таҷрибавӣ ва ҳам аз ҷиҳати назариявӣ омӯхта мешавад ва механизми экситонҳои поляризатсияшудаи экситонро дар татбиқи манбаъҳои лазерии пайвастаи субмикронӣ ошкор мекунад. Пайвастшавии беҳтаршудаи фотон-экситон дар перовскитҳои субмикронӣ боиси афзоиши назарраси нишондиҳандаи шикасти гурӯҳӣ то тақрибан 80 мегардад, ки фоидаи модро барои ҷуброни талафоти мод ба таври назаррас афзоиш медиҳад. Ин инчунин боиси пайдоиши манбаи лазерии субмикронӣ перовскит бо омили сифати микроковикии баландтар ва паҳнои хатти партоби тангтар мегардад (Расми 2). Механизм инчунин фаҳмишҳои навро дар бораи рушди лазерҳои андозаи хурд ва остонаи паст дар асоси дигар маводҳои нимноқилӣ пешниҳод мекунад.
Расми 2. Механизми манбаи лазерии зермикронӣ бо истифода аз поляризони экситонӣ
Сонг Ҷипен, донишҷӯи соли 2020-и мактаби Жибо аз Мактаби илмҳои мавод ва муҳандисии Донишгоҳи Пекин, аввалин муаллифи ин мақола аст ва Донишгоҳи Пекин аввалин воҳиди ин мақола аст. Чжан Цин ва Сюнг Цихуа, профессори физика дар Донишгоҳи Тсинхуа, муаллифони мувофиқ мебошанд. Ин асар аз ҷониби Бунёди миллии илмҳои табиии Чин ва Бунёди илмии Пекин барои ҷавонони барҷаста дастгирӣ шудааст.
Вақти нашр: 12 сентябри соли 2023