პეკინის უნივერსიტეტმა პეროვსკიტის უწყვეტი მექანიზმი განახორციელა.ლაზერული წყარო1 კვადრატულ მიკრონზე ნაკლები
ჩიპზე ოპტიკური ურთიერთდაკავშირების დაბალი ენერგომოხმარების მოთხოვნის დასაკმაყოფილებლად (<10 fJ bit-1) მნიშვნელოვანია უწყვეტი ლაზერული წყაროს აგება 1μm2-ზე ნაკლები მოწყობილობის ფართობით. თუმცა, მოწყობილობის ზომის შემცირებასთან ერთად, ოპტიკური და მასალის დანაკარგები მნიშვნელოვნად იზრდება, ამიტომ სუბმიკრონული მოწყობილობის ზომისა და ლაზერული წყაროების უწყვეტი ოპტიკური ტუმბოს მიღწევა უკიდურესად რთულია. ბოლო წლებში, ჰალოგენიდური პეროვსკიტის მასალებს დიდი ყურადღება ექცევა უწყვეტი ოპტიკურად ტუმბოს ლაზერების სფეროში მათი მაღალი ოპტიკური გაძლიერებისა და უნიკალური ექსციტონ-პოლარიტონის თვისებების გამო. პეროვსკიტის უწყვეტი ლაზერული წყაროების მოწყობილობის ფართობი დღემდე 10μm2-ზე მეტია და სუბმიკრონული ლაზერული წყაროების სტიმულირებისთვის საჭიროა პულსირებული სინათლე ტუმბოს უფრო მაღალი ენერგიის სიმკვრივით.
ამ გამოწვევის საპასუხოდ, პეკინის უნივერსიტეტის მასალათმცოდნეობისა და ინჟინერიის სკოლის წარმომადგენელმა ჟანგ ცინგის კვლევითმა ჯგუფმა წარმატებით მოამზადა მაღალი ხარისხის პეროვსკიტის სუბმიკრონული მონოკრისტალური მასალები, რათა მიღწეულიყო უწყვეტი ოპტიკური ტუმბოს ლაზერული წყაროები 0.65μm2-მდე მოწყობილობის ფართობით. ამავდროულად, გამოვლინდა ფოტონი. სუბმიკრონულ უწყვეტ ოპტიკურად ტუმბოს ლაზერული დამუშავების პროცესში ექსციტონ პოლარიტონის მექანიზმი ღრმად არის შესწავლილი, რაც ახალ იდეას იძლევა მცირე ზომის დაბალზღურბლიანი ნახევარგამტარული ლაზერების შემუშავებისთვის. კვლევის შედეგები, სახელწოდებით „უწყვეტი ტალღის ტუმბოს პეროვსკიტის ლაზერები 1 μm2-ზე ნაკლები მოწყობილობის ფართობით“, ცოტა ხნის წინ გამოქვეყნდა Advanced Materials-ში.
ამ ნაშრომში, არაორგანული პეროვსკიტის CsPbBr3 მონოკრისტალური მიკრონული ფურცელი მომზადდა საფირონის სუბსტრატზე ქიმიური ორთქლის დეპონირების გზით. დაფიქსირდა, რომ პეროვსკიტის ექსციტონების ოთახის ტემპერატურაზე ხმის კედლის მიკროღრუების ფოტონებთან ძლიერი შეერთება იწვევდა ექსციტონური პოლარიტონის წარმოქმნას. მტკიცებულებების სერიის მეშვეობით, როგორიცაა ხაზოვანიდან არაწრფივამდე ემისიის ინტენსივობა, ვიწრო ხაზის სიგანე, ემისიის პოლარიზაციის ტრანსფორმაცია და სივრცითი კოჰერენტული ტრანსფორმაცია ზღურბლზე, დასტურდება სუბმიკრონული ზომის CsPbBr3 მონოკრისტალის უწყვეტი ოპტიკურად ტუმბოს ფლუორესცენტული ლაზერი და მოწყობილობის ფართობი მხოლოდ 0.65μm2-ია. ამავდროულად, დადგინდა, რომ სუბმიკრონული ლაზერული წყაროს ზღურბლი შედარებადია დიდი ზომის ლაზერული წყაროს ზღურბლთან და შეიძლება უფრო დაბალიც კი იყოს (სურათი 1).
სურათი 1. უწყვეტად ოპტიკურად ამოტუმბული სუბმიკრონული CsPbBr3ლაზერული სინათლის წყარო
გარდა ამისა, ეს ნაშრომი ექსპერიმენტულად და თეორიულად იკვლევს და ავლენს ექსიტონ-პოლარიზებული ექსიტონების მექანიზმს სუბმიკრონული უწყვეტი ლაზერული წყაროების რეალიზაციაში. სუბმიკრონულ პეროვსკიტებში გაძლიერებული ფოტონ-ექსიტონის შეერთება იწვევს ჯგუფის გარდატეხის ინდექსის მნიშვნელოვან ზრდას დაახლოებით 80-მდე, რაც მნიშვნელოვნად ზრდის რეჟიმის მომატებას რეჟიმის დანაკარგის კომპენსირებისთვის. ეს ასევე იწვევს პეროვსკიტის სუბმიკრონული ლაზერული წყაროს შექმნას უფრო მაღალი ეფექტური მიკროღრუების ხარისხის კოეფიციენტით და უფრო ვიწრო ემისიის ხაზის სიგანით (სურათი 2). მექანიზმი ასევე იძლევა ახალ ხედვას სხვა ნახევარგამტარული მასალების საფუძველზე მცირე ზომის, დაბალი ზღურბლიანი ლაზერების შემუშავების შესახებ.
სურათი 2. სუბმიკრონული ლაზერული წყაროს მექანიზმი ექსციტონური პოლარიზონების გამოყენებით
ნაშრომის პირველი ავტორია სონგ ჯიეპენგი, პეკინის უნივერსიტეტის მასალათმცოდნეობისა და ინჟინერიის სკოლის 2020 წლის ჟიბოს სტუდენტი, ხოლო ნაშრომის პირველი ნაწილია პეკინის უნივერსიტეტი. შესაბამისი ავტორები არიან ჟანგ ცინი და ცინჰუას უნივერსიტეტის ფიზიკის პროფესორი სიონგ ციჰუა. ნაშრომი დაფინანსდა ჩინეთის ეროვნული საბუნებისმეტყველო მეცნიერებების ფონდისა და პეკინის გამოჩენილი ახალგაზრდების სამეცნიერო ფონდის მიერ.
გამოქვეყნების დრო: 2023 წლის 12 სექტემბერი