Για χρόνια, οι μηχανικοί έχουν αναζητήσει καλύτερους τρόπους για την οικοδόμηση μικροσκοπικών, αποτελεσματικών λέιζερ που μπορούν να ενσωματωθούν απευθείας σε μάρκες πυριτίου, ένα βασικό βήμα προς ταχύτερες, πιο ικανές οπτικές επικοινωνίες και υπολογιστές.
Τα σημερινά εμπορικά λέιζερ είναι κυρίως κατασκευασμένα από III - V semiconductors που καλλιεργούνται σε εξειδικευμένα υποστρώματα - μια διαδικασία που τους καθιστά δύσκολη και δαπανηρή για να συνδυαστεί με την τεχνολογία πυριτίου mainstream. Όλα τα - ανόργανες ταινίες Perovskite έχουν αναδειχθεί ως μια πολλά υποσχόμενη εναλλακτική λύση επειδή μπορούν να παραχθούν φθηνά, να συνεργαστούν με πολλούς τύπους υποστρώματος και να προσφέρουν ισχυρές οπτικές ιδιότητες.
Αλλά ένα σημαντικό εμπόδιο έχει σταθεί στο δρόμο: σε θερμοκρασία δωματίου, ήταν δύσκολο να πάρουν τα λέιζερ Perovskite να τρέχουν σε συνεχείς ή κοντά - συνεχείς λειτουργίες χωρίς να χάσουν γρήγορα τους φορείς φόρτισης τους σε ένα αποτέλεσμα γνωστό ως Auger Recombination.
Μια ερευνητική ομάδα στο Πανεπιστήμιο Zhejiang έχει επιδείξει τώρα μια απλή μέθοδο για να ξεπεράσει αυτό το πρόβλημα, οδηγώντας σε καταγραφή - ρύθμιση της απόδοσης για τα λέιζερ perovskite κάτω από το - συνεχής λειτουργία.
Όπως αναφέρθηκε στοΠροχωρημένη φωτονική, η προσέγγισή τους χρησιμοποιεί ένα πτητικό πρόσθετο αμμωνίου κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ανόπτησης των πολυκρυσταλλικών μεμβρανών περοβσκίτη. Αυτό το πρόσθετο ενεργοποιεί μια "ανασυγκρότηση φάσης" που αφαιρεί ανεπιθύμητες φάσεις - διαστάσεων, μειώνοντας τα κανάλια που επιταχύνουν τον ανασυνδυασμό του Auger. Το αποτέλεσμα είναι μια καθαρή δομή 3D που διατηρεί καλύτερα τους φορείς φορτίου που απαιτούνται για το Lasing, χωρίς να προσθέτουν σημαντική οπτική απώλεια.
Για να κατανοήσουμε τη βελτίωση, η ομάδα ανέλυσε πώς τα ηλεκτρόνια και οι οπές ανασυνδυαστούν υπό διαφορετικές συνθήκες άντλησης. Auger Recombination - όπου η ενέργεια από ένα ανασυνδυασμένο ηλεκτρόνιο - ζεύγος οπών δίνεται σε έναν άλλο φορέα αντί να εκπέμπεται ως φως - γίνεται ιδιαίτερα προβληματική όταν το φως εισόδου παραδίδεται σε μεγαλύτερους παλμούς ή συνεχείς δοκούς.
Σε αυτές τις περιπτώσεις, η έγχυση φορέα εμφανίζεται σε χρονοδιάγραμμα παρόμοια ή μεγαλύτερη από τη διάρκεια ζωής του Auger, οδηγώντας σε ταχεία απώλεια φορέα και εμποδίζοντας την κατασκευή- της αντιστροφής του πληθυσμού που απαιτείται για το λέιζερ. Με την καταστολή αυτής της διαδικασίας, οι ερευνητές μπόρεσαν να διατηρήσουν τις πυκνότητες μεταφορέων που απαιτούνται για αποτελεσματικές διεγερμένες εκπομπές.
Με τις βελτιστοποιημένες μεμβράνες τους, η ομάδα δημιούργησε ένα ενιαίο - κατάσταση κατακόρυφης - επιφάνεια της κοιλοτήτων - που εκπέμπει λέιζερ (VCSEL) που πέτυχε ένα κατώφλι χαμηλής λέιζερ 17,3 μJ/cm2 και έναν εντυπωσιακό παράγοντα ποιότητας 3850 κάτω από το Quasi- συνεχή νιοσβέλι Αυτή η απόδοση σηματοδοτεί τα καλύτερα αναφερόμενα μέχρι σήμερα για ένα λέιζερ Perovskite σε αυτό το καθεστώς.
Τα αποτελέσματα δείχνουν προς μια πρακτική διαδρομή για την κατασκευή υψηλών - απόδοσης perovskite λέιζερ που θα μπορούσαν να λειτουργούν κάτω από αληθινές συνεχείς - κύμα ή ηλεκτρικά καθοδηγούμενες συνθήκες - βασικά ορόσημα για την ολοκλήρωσή τους σε μελλοντικές φωτονικές τσιπ και πιθανώς ευέλικτες ή φορητές οπτοελικές συσκευές.
