పెకింగ్ విశ్వవిద్యాలయం 1 చదరపు మైక్రాన్ కంటే చిన్న పెరోవ్‌స్కైట్ నిరంతర లేజర్ మూలాన్ని గ్రహించింది

పెకింగ్ విశ్వవిద్యాలయం పెరోవ్‌స్కైట్ నిరంతరలేజర్ మూలం1 చదరపు మైక్రాన్ కంటే చిన్నది
ఆన్-చిప్ ఆప్టికల్ ఇంటర్‌కనెక్షన్ (<10 FJ బిట్ -1) యొక్క తక్కువ శక్తి వినియోగ అవసరాన్ని తీర్చడానికి 1μm2 కన్నా తక్కువ పరికర ప్రాంతంతో నిరంతర లేజర్ మూలాన్ని నిర్మించడం చాలా ముఖ్యం. అయినప్పటికీ, పరికర పరిమాణం తగ్గడంతో, ఆప్టికల్ మరియు పదార్థ నష్టాలు గణనీయంగా పెరుగుతాయి, కాబట్టి ఉప-మైక్రాన్ పరికర పరిమాణం మరియు లేజర్ మూలాల నిరంతర ఆప్టికల్ పంపింగ్ సాధించడం చాలా సవాలుగా ఉంది. ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, హాలైడ్ పెరోవ్‌స్కైట్ పదార్థాలు వారి అధిక ఆప్టికల్ లాభం మరియు ప్రత్యేకమైన ఎక్సిటాన్ పోలారిటన్ లక్షణాల కారణంగా నిరంతర ఆప్టికల్‌గా పంప్డ్ లేజర్‌ల రంగంలో విస్తృతమైన శ్రద్ధను పొందాయి. పెరోవ్‌స్కైట్ నిరంతర లేజర్ మూలాల యొక్క పరికర ప్రాంతం ఇప్పటివరకు 10μm2 కన్నా ఎక్కువగా ఉంది, మరియు సబ్‌మిక్రాన్ లేజర్ మూలాలు అన్నీ ఉత్తేజపరచడానికి అధిక పంప్ ఎనర్జీ సాంద్రత కలిగిన పల్సెడ్ లైట్ అవసరం.

ఈ సవాలుకు ప్రతిస్పందనగా, స్కూల్ ఆఫ్ మెటీరియల్స్ సైన్స్ అండ్ ఇంజనీరింగ్ ఆఫ్ పెకింగ్ విశ్వవిద్యాలయం నుండి జాంగ్ క్వింగ్ యొక్క పరిశోధనా సమూహం అధిక-నాణ్యత పెరోవ్‌స్కైట్ సబ్‌మిక్రోన్ సింగిల్ క్రిస్టల్ పదార్థాలను విజయవంతంగా సిద్ధం చేసింది, నిరంతర ఆప్టికల్ పంపింగ్ లేజర్ మూలాలను 0.65μm2 కంటే తక్కువ పరికర ప్రాంతంతో సాధించడానికి. అదే సమయంలో, ఫోటాన్ తెలుస్తుంది. సబ్‌మిక్రోన్ నిరంతర ఆప్టికల్‌గా పంప్డ్ లేసింగ్ ప్రక్రియలో ఎక్సిటాన్ పోలారిటన్ యొక్క విధానం లోతుగా అర్థం చేసుకోబడింది, ఇది చిన్న పరిమాణ తక్కువ థ్రెషోల్డ్ సెమీకండక్టర్ లేజర్‌ల అభివృద్ధికి కొత్త ఆలోచనను అందిస్తుంది. అధ్యయనం యొక్క ఫలితాలు, “నిరంతర వేవ్ పంప్డ్ పెరోవ్‌స్కైట్ లేజర్‌లు 1 μm2 కంటే తక్కువ పరికరాల విస్తీర్ణంలో ఉన్నాయి” ఇటీవల అధునాతన పదార్థాలలో ప్రచురించబడ్డాయి.

ఈ పనిలో, అకర్బన పెరోవ్‌స్కైట్ CSPBBR3 సింగిల్ క్రిస్టల్ మైక్రాన్ షీట్‌ను రసాయన ఆవిరి నిక్షేపణ ద్వారా నీలమణి ఉపరితలంపై తయారు చేశారు. గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద సౌండ్ వాల్ మైక్రోకావిటీ ఫోటాన్లతో పెరోవ్‌స్కైట్ ఎక్సిటాన్స్ యొక్క బలమైన కలపడం ఫలితంగా ఎక్సైటోనిక్ పోలారిటన్ ఏర్పడింది. సరళ నుండి సరళమైన ఉద్గార తీవ్రత, ఇరుకైన పంక్తి వెడల్పు, ఉద్గార ధ్రువణ పరివర్తన మరియు ప్రవేశం వద్ద ప్రాదేశిక పొందిక పరివర్తన వంటి ఆధారాల ద్వారా, సబ్-మైక్రాన్-సైజ్ CSPBBR3 సింగిల్ క్రిస్టల్ యొక్క నిరంతర ఆప్టికల్‌గా పంప్డ్ ఫ్లోరోసెన్స్ లాస్ నిర్ధారించబడుతుంది మరియు పరికర ప్రాంతం 0.65μm2 వలె తక్కువగా ఉంటుంది. అదే సమయంలో, సబ్‌మిక్రాన్ లేజర్ మూలం యొక్క ప్రవేశం పెద్ద-పరిమాణ లేజర్ మూలాన్ని పోల్చవచ్చు మరియు మరియు తక్కువగా ఉంటుంది (మూర్తి 1).

మూర్తి 1. నిరంతరాయంగా ఆప్టికల్‌గా పంప్ చేసిన సబ్‌మిక్రాన్ CSPBBR3లేజర్ కాంతి మూలం

ఇంకా, ఈ పని ప్రయోగాత్మకంగా మరియు సిద్ధాంతపరంగా రెండింటినీ అన్వేషిస్తుంది మరియు సబ్‌మిక్రోన్ నిరంతర లేజర్ మూలాల సాక్షాత్కారంలో ఎక్సిటాన్-ధ్రువణ ఎక్సిటాన్‌ల యంత్రాంగాన్ని వెల్లడిస్తుంది. సబ్‌మిక్రాన్ పెరోవ్‌స్కైట్స్‌లో మెరుగైన ఫోటాన్-ఎగ్జిటాన్ కలపడం వలన గ్రూప్ రిఫ్రాక్టివ్ ఇండెక్స్‌లో సుమారు 80 వరకు గణనీయంగా పెరుగుతుంది, ఇది మోడ్ నష్టాన్ని భర్తీ చేయడానికి మోడ్ లాభాలను గణనీయంగా పెంచుతుంది. ఇది అధిక ప్రభావవంతమైన మైక్రోకావిటీ నాణ్యత కారకం మరియు ఇరుకైన ఉద్గార లైన్విడ్త్ (మూర్తి 2) తో పెరోవ్‌స్కైట్ సబ్‌మిక్రాన్ లేజర్ మూలానికి దారితీస్తుంది. ఇతర సెమీకండక్టర్ పదార్థాల ఆధారంగా చిన్న-పరిమాణ, తక్కువ-థ్రెషోల్డ్ లేజర్‌ల అభివృద్ధిపై ఈ విధానం కొత్త అంతర్దృష్టులను అందిస్తుంది.

మూర్తి 2. ఎక్సిటోనిక్ ధ్రువణాలను ఉపయోగించి సబ్-మైక్రాన్ లేజర్ మూలం యొక్క విధానం

సాంగ్ జిపెంగ్, 2020 స్కూల్ ఆఫ్ మెటీరియల్స్ సైన్స్ అండ్ ఇంజనీరింగ్ నుండి 2020 జిబో విద్యార్థి, పేపర్ యొక్క మొదటి రచయిత, మరియు పెకింగ్ విశ్వవిద్యాలయం కాగితం యొక్క మొదటి యూనిట్. సింగువా విశ్వవిద్యాలయంలో భౌతిక శాస్త్ర ప్రొఫెసర్ జాంగ్ క్వింగ్ మరియు జియాంగ్ కిహువా సంబంధిత రచయితలు. ఈ పనికి నేషనల్ నేచురల్ సైన్స్ ఫౌండేషన్ ఆఫ్ చైనా మరియు బీజింగ్ సైన్స్ ఫౌండేషన్ అత్యుత్తమ యువతకు మద్దతు ఇచ్చాయి.