I årevis har ingeniører søkt bedre måter å bygge bittesmå, effektive lasere som kan integreres direkte på silisiumbrikker, et viktig skritt mot raskere, mer dyktige optiske kommunikasjoner og databehandling.
Dagens kommersielle lasere er mest laget av III - V -halvledere dyrket på spesialiserte underlag - En prosess som gjør dem vanskelige og kostbare å kombinere med mainstream silisiumteknologi. Alle - uorganiske perovskite -filmer har dukket opp som et lovende alternativ fordi de kan produseres billig, arbeid med mange underlagstyper og tilbyr sterke optiske egenskaper.
Men en stor hindring har stått i veien: Ved romtemperatur har det vært vanskelig å få perovskittlasere til å løpe i kontinuerlig eller i nærheten av - kontinuerlige moduser uten å raskt miste ladebærerne til en effekt kjent som Auger -rekombinasjon.
Et forskerteam ved Zhejiang University har nå vist en enkel metode for å overvinne dette problemet, noe som fører til Record - Setting ytelse for Perovskite lasere under nær - kontinuerlig drift.
Som rapportert iAvansert fotonikk, deres tilnærming bruker et flyktig ammoniumtilsetningsstoff under annealing -prosessen med polykrystallinske perovskittfilmer. Dette tilsetningsstoffet utløser en "fasekonstruksjon" som fjerner uønsket lav - dimensjonale faser, og reduserer kanaler som akselererer Auger -rekombinasjon. Resultatet er en ren 3D -struktur som bedre bevarer ladebærerne som trengs for lasing, uten å legge til betydelig optisk tap.
For å forstå forbedringen analyserte teamet hvordan elektroner og hull rekombinerer under forskjellige pumpeforhold. Auger rekombinasjon - der energi fra et rekombining elektron - hullpar gis til en annen transportør i stedet for å bli utsatt som lys - blir spesielt problematisk når inngangslyset leveres i lengre pulser eller kontinuerlige bjelker.
I disse situasjonene forekommer bærerinjeksjon på en tidsskala som ligner på eller lenger enn Auger -levetiden, noe som fører til raskt tap av transportør og forhindrer byggingen - opp av populasjonsinversjon som er nødvendig for lasing. Ved å undertrykke denne prosessen var forskerne i stand til å opprettholde bæretettheten som kreves for effektiv stimulert utslipp.
Med sine optimaliserte filmer bygde teamet en enkelt - modus vertikal - hulromsoverflate - som sender ut laser (VCSEL) som oppnådde en lav lasing -terskel på 17,3 μJ/cm og en imponerende kvalitetsfaktor på 3850 under Quasi {{{{{{}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} μ μj/cm og en imponerende. Denne ytelsen markerer den beste rapporterte til dags dato for en perovskittlaser i dette regimet.
Resultatene peker mot en praktisk rute for å lage høy - ytelse perovskite lasere som kan fungere under ekte kontinuerlig - bølge eller elektrisk drevne forhold - viktige milepæler for deres integrasjon i fremtidige fotoniske chips og potensielt fleksible eller bærbare optoelektroniske enheter.
