Po celá léta inženýři hledali lepší způsoby, jak budovat malé a efektivní lasery, které lze integrovat přímo do křemíkových čipů, klíčový krok k rychlejší a schopnější optické komunikaci a výpočetní techniku.
Dnešní komerční lasery se většinou vyrábějí z III - V Semiconductors pěstované na specializovaných substrátech - Proces, díky kterému je obtížné a nákladné kombinovat se s technologií křemíku. Jako slibnou alternativu se objevily všechny - anorganické perovskitové filmy, protože je lze vyrábět levně, pracovat s mnoha typy substrátu a nabízet silné optické vlastnosti.
Jedna hlavní překážka však stála v cestě: při teplotě místnosti bylo obtížné přimět perovskitové lasery běžet v kontinuálním nebo blízko - kontinuálních režimů, aniž by rychle ztratily své nosiče náboje, aby se známo jako rekombinace Augeru.
Výzkumný tým na Zhejiang University nyní prokázal jednoduchou metodu k překonání tohoto problému, což vede k zaznamenání - nastavení výkonu pro lasery Perovskite pod téměř - nepřetržitý provoz.
Jak bylo uvedeno vPokročilá fotonika, jejich přístup používá těkavou amoniovou aditivum během procesu žíhání polykrystalických perovskitových filmů. Tato přísada spouští „fázovou rekonstrukci“, která odstraňuje nežádoucí nízké - rozměrové fáze, což snižuje kanály, které zrychlují rekombinaci šneku. Výsledkem je čistá 3D struktura, která lépe zachovává nosiče náboje potřebné pro lasing, aniž by přidala významnou optickou ztrátu.
Abychom pochopili zlepšení, tým analyzoval, jak se elektrony a díry rekombinují za různých podmínek čerpání. Augerova rekombinace -, kde je energie z rekombinujícího elektronu - dar otvoru dána jinému nosiči namísto emited jako světlo - se stává obzvláště problematickým, když je vstupní světlo dodáváno v delších pulsách nebo kontinuálních paprscích.
V těchto situacích dochází k injekci nosiče na časovém rozsahu podobném nebo delší než životnost šneku, což vede k rychlé ztrátě nosiče a zabránění stavbě - zvýšení populační inverze potřebné pro lasing. Potlačením tohoto procesu byli vědci schopni udržet hustoty nosiče potřebné pro účinné stimulované emise.
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. Tento výkon je nejlépe nahlášeným dosud pro perovskite laser v tomto režimu.
Výsledky poukazují na praktickou cestu pro výrobu vysokých - výkonných laserů perovskite, které by mohly fungovat za skutečných kontinuálních - vlnových nebo elektricky řízených podmínek - klíčových milníků pro jejich integraci do budoucích fotonických čipů a potenciálně flexibilních nebo nositelných optoelektronických zařízení.
