పెకింగ్ విశ్వవిద్యాలయం 1 చదరపు మైక్రాన్ కంటే తక్కువ పెరోవ్‌స్కైట్ నిరంతర లేజర్ మూలాన్ని గుర్తించింది

పెకింగ్ విశ్వవిద్యాలయం ఒక పెరోవ్‌స్కైట్ నిరంతరాయాన్ని గ్రహించిందిలేజర్ మూలం1 చదరపు మైక్రాన్ కంటే చిన్నది
ఆన్-చిప్ ఆప్టికల్ ఇంటర్‌కనెక్షన్ (<10 fJ బిట్-1) యొక్క తక్కువ శక్తి వినియోగ అవసరాలను తీర్చడానికి 1μm2 కంటే తక్కువ పరికర ప్రాంతంతో నిరంతర లేజర్ మూలాన్ని నిర్మించడం ముఖ్యం. అయినప్పటికీ, పరికర పరిమాణం తగ్గినప్పుడు, ఆప్టికల్ మరియు మెటీరియల్ నష్టాలు గణనీయంగా పెరుగుతాయి, కాబట్టి సబ్-మైక్రాన్ పరికర పరిమాణాన్ని సాధించడం మరియు లేజర్ మూలాల యొక్క నిరంతర ఆప్టికల్ పంపింగ్ చాలా సవాలుగా ఉంటుంది. ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, హాలైడ్ పెరోవ్‌స్కైట్ పదార్థాలు వాటి అధిక ఆప్టికల్ లాభం మరియు ప్రత్యేకమైన ఎక్సిటాన్ పోలారిటన్ లక్షణాల కారణంగా నిరంతర ఆప్టికల్‌గా పంప్ చేయబడిన లేజర్‌ల రంగంలో విస్తృతమైన శ్రద్ధను పొందాయి. ఇప్పటివరకు నివేదించబడిన పెరోవ్‌స్కైట్ నిరంతర లేజర్ మూలాల పరికర ప్రాంతం ఇప్పటికీ 10μm2 కంటే ఎక్కువగా ఉంది మరియు సబ్‌మిక్రాన్ లేజర్ మూలాధారాలు అన్నింటికీ ఉత్తేజపరిచేందుకు అధిక పంపు శక్తి సాంద్రత కలిగిన పల్సెడ్ లైట్ అవసరం.

ఈ సవాలుకు ప్రతిస్పందనగా, స్కూల్ ఆఫ్ మెటీరియల్స్ సైన్స్ అండ్ ఇంజినీరింగ్ ఆఫ్ పెకింగ్ యూనివర్శిటీకి చెందిన జాంగ్ క్వింగ్ పరిశోధనా బృందం 0.65μm2 కంటే తక్కువ పరికర విస్తీర్ణంతో నిరంతర ఆప్టికల్ పంపింగ్ లేజర్ మూలాలను సాధించడానికి అధిక-నాణ్యత పెరోవ్‌స్కైట్ సబ్‌మిక్రాన్ సింగిల్ క్రిస్టల్ పదార్థాలను విజయవంతంగా సిద్ధం చేసింది. అదే సమయంలో, ఫోటాన్ బహిర్గతమవుతుంది. సబ్‌మైక్రాన్ నిరంతర ఆప్టికల్‌గా పంప్ చేయబడిన లేసింగ్ ప్రక్రియలో ఎక్సిటాన్ పోలారిటన్ యొక్క మెకానిజం లోతుగా అర్థం చేసుకోబడింది, ఇది చిన్న సైజు తక్కువ థ్రెషోల్డ్ సెమీకండక్టర్ లేజర్‌ల అభివృద్ధికి కొత్త ఆలోచనను అందిస్తుంది. "నిరంతర వేవ్ పంప్‌డ్ పెరోవ్‌స్కైట్ లేజర్స్ విత్ డివైస్ ఏరియా 1 μm2 కంటే తక్కువ" అనే శీర్షికతో చేసిన అధ్యయనం యొక్క ఫలితాలు ఇటీవల అడ్వాన్స్‌డ్ మెటీరియల్స్‌లో ప్రచురించబడ్డాయి.

ఈ పనిలో, రసాయన ఆవిరి నిక్షేపణ ద్వారా నీలమణి ఉపరితలంపై అకర్బన పెరోవ్‌స్కైట్ CsPbBr3 సింగిల్ క్రిస్టల్ మైక్రాన్ షీట్ తయారు చేయబడింది. గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద సౌండ్ వాల్ మైక్రోకావిటీ ఫోటాన్‌లతో పెరోవ్‌స్కైట్ ఎక్సిటాన్‌లను బలంగా కలపడం వల్ల ఎక్సిటోనిక్ పోలారిటాన్ ఏర్పడిందని గమనించబడింది. లీనియర్ నుండి నాన్ లీనియర్ ఉద్గార తీవ్రత, ఇరుకైన లైన్ వెడల్పు, ఉద్గార ధ్రువణ పరివర్తన మరియు థ్రెషోల్డ్ వద్ద ప్రాదేశిక కోహెరెన్స్ ట్రాన్స్‌ఫర్మేషన్ వంటి సాక్ష్యాధారాల శ్రేణి ద్వారా, సబ్-మైక్రాన్-పరిమాణ CsPbBr3 సింగిల్ క్రిస్టల్ యొక్క నిరంతర ఆప్టికల్‌గా పంప్ చేయబడిన ఫ్లోరోసెన్స్ లేస్ నిర్ధారించబడింది మరియు పరికర ప్రాంతం 0.65μm2 కంటే తక్కువగా ఉంది. అదే సమయంలో, సబ్‌మిక్రాన్ లేజర్ మూలం యొక్క థ్రెషోల్డ్ పెద్ద-పరిమాణ లేజర్ మూలంతో పోల్చదగినదని మరియు అది కూడా తక్కువగా ఉండవచ్చని కనుగొనబడింది (మూర్తి 1).

మూర్తి 1. కంటిన్యూయస్ ఆప్టికల్‌గా పంప్ చేయబడిన సబ్‌మైక్రాన్ CsPbBr3లేజర్ కాంతి మూలం

ఇంకా, ఈ పని ప్రయోగాత్మకంగా మరియు సిద్ధాంతపరంగా అన్వేషిస్తుంది మరియు సబ్‌మిక్రాన్ నిరంతర లేజర్ మూలాల యొక్క సాక్షాత్కారంలో ఎక్సిటాన్-పోలరైజ్డ్ ఎక్సిటాన్‌ల మెకానిజంను వెల్లడిస్తుంది. సబ్‌మైక్రాన్ పెరోవ్‌స్కైట్‌లలో మెరుగుపరచబడిన ఫోటాన్-ఎక్సిటాన్ కలపడం వలన సమూహ వక్రీభవన సూచిక సుమారు 80కి గణనీయంగా పెరుగుతుంది, ఇది మోడ్ నష్టాన్ని భర్తీ చేయడానికి మోడ్ గెయిన్‌ను గణనీయంగా పెంచుతుంది. ఇది పెరోవ్‌స్కైట్ సబ్‌మైక్రాన్ లేజర్ మూలాన్ని అధిక ప్రభావవంతమైన మైక్రోకావిటీ నాణ్యతా కారకం మరియు ఇరుకైన ఉద్గార లైన్‌విడ్త్‌తో కూడా కలిగిస్తుంది (మూర్తి 2). ఇతర సెమీకండక్టర్ మెటీరియల్స్ ఆధారంగా చిన్న-పరిమాణ, తక్కువ-థ్రెషోల్డ్ లేజర్‌ల అభివృద్ధిలో కొత్త అంతర్దృష్టులను కూడా యంత్రాంగం అందిస్తుంది.

మూర్తి 2. ఎక్సిటోనిక్ పోలరిజోన్‌లను ఉపయోగించి సబ్-మైక్రాన్ లేజర్ సోర్స్ యొక్క మెకానిజం

పెకింగ్ యూనివర్శిటీకి చెందిన స్కూల్ ఆఫ్ మెటీరియల్స్ సైన్స్ అండ్ ఇంజినీరింగ్‌కు చెందిన 2020 జిబో విద్యార్థి సాంగ్ జిపెంగ్ పేపర్‌కు మొదటి రచయిత మరియు పెకింగ్ విశ్వవిద్యాలయం పేపర్ యొక్క మొదటి యూనిట్. సింఘువా విశ్వవిద్యాలయంలో ఫిజిక్స్ ప్రొఫెసర్ జాంగ్ క్వింగ్ మరియు జియాంగ్ క్విహువా సంబంధిత రచయితలు. ఈ పనికి నేషనల్ నేచురల్ సైన్స్ ఫౌండేషన్ ఆఫ్ చైనా మరియు బీజింగ్ సైన్స్ ఫౌండేషన్ ఫర్ అత్యుత్తమ యువకుల మద్దతు లభించింది.