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

పెకింగ్ విశ్వవిద్యాలయం పెరోవ్‌స్కైట్ నిరంతరాయాన్ని గ్రహించిందిలేజర్ మూలం1 చదరపు మైక్రాన్ కంటే చిన్నది
ఆన్-చిప్ ఆప్టికల్ ఇంటర్‌కనెక్షన్ (<10 fJ bit-1) యొక్క తక్కువ శక్తి వినియోగ అవసరాన్ని తీర్చడానికి 1μm2 కంటే తక్కువ పరికర వైశాల్యంతో నిరంతర లేజర్ మూలాన్ని నిర్మించడం ముఖ్యం. అయితే, పరికర పరిమాణం తగ్గినప్పుడు, ఆప్టికల్ మరియు పదార్థ నష్టాలు గణనీయంగా పెరుగుతాయి, కాబట్టి సబ్-మైక్రాన్ పరికర పరిమాణం మరియు లేజర్ మూలాల నిరంతర ఆప్టికల్ పంపింగ్‌ను సాధించడం చాలా సవాలుగా ఉంటుంది. ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, హాలైడ్ పెరోవ్‌స్కైట్ పదార్థాలు వాటి అధిక ఆప్టికల్ లాభం మరియు ప్రత్యేకమైన ఎక్సిటాన్ పోలారిటన్ లక్షణాల కారణంగా నిరంతర ఆప్టికల్‌గా పంప్ చేయబడిన లేజర్‌ల రంగంలో విస్తృత దృష్టిని ఆకర్షించాయి. ఇప్పటివరకు నివేదించబడిన పెరోవ్‌స్కైట్ నిరంతర లేజర్ మూలాల పరికర వైశాల్యం ఇప్పటికీ 10μm2 కంటే ఎక్కువగా ఉంది మరియు సబ్‌మైక్రాన్ లేజర్ మూలాలన్నింటికీ ఉత్తేజపరిచేందుకు అధిక పంప్ శక్తి సాంద్రతతో పల్స్డ్ కాంతి అవసరం.

ఈ సవాలుకు ప్రతిస్పందనగా, పెకింగ్ విశ్వవిద్యాలయంలోని స్కూల్ ఆఫ్ మెటీరియల్స్ సైన్స్ అండ్ ఇంజనీరింగ్ నుండి జాంగ్ క్వింగ్ పరిశోధనా బృందం 0.65μm2 కంటే తక్కువ పరికర వైశాల్యంతో నిరంతర ఆప్టికల్ పంపింగ్ లేజర్ మూలాలను సాధించడానికి అధిక-నాణ్యత గల పెరోవ్‌స్కైట్ సబ్‌మిక్రాన్ సింగిల్ క్రిస్టల్ పదార్థాలను విజయవంతంగా తయారు చేసింది. అదే సమయంలో, ఫోటాన్ వెల్లడైంది. సబ్‌మిక్రాన్ నిరంతర ఆప్టికల్‌గా పంప్ చేయబడిన లేసింగ్ ప్రక్రియలో ఎక్సిటాన్ పోలారిటాన్ యొక్క యంత్రాంగం లోతుగా అర్థం చేసుకోబడింది, ఇది చిన్న సైజు తక్కువ థ్రెషోల్డ్ సెమీకండక్టర్ లేజర్‌ల అభివృద్ధికి కొత్త ఆలోచనను అందిస్తుంది. "1 μm2 కంటే తక్కువ పరికర వైశాల్యంతో నిరంతర వేవ్ పంప్ చేయబడిన పెరోవ్‌స్కైట్ లేజర్‌లు" అనే శీర్షికతో 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 ఎక్సిటాన్‌ల బలమైన కలయిక ఎక్సిటోనిక్ పోలారిటాన్ ఏర్పడటానికి దారితీసిందని గమనించబడింది. లీనియర్ నుండి నాన్‌లీనియర్ ఉద్గార తీవ్రత, ఇరుకైన రేఖ వెడల్పు, ఉద్గార ధ్రువణ పరివర్తన మరియు థ్రెషోల్డ్ వద్ద ప్రాదేశిక కోహెరెన్స్ పరివర్తన వంటి అనేక ఆధారాల ద్వారా, సబ్-మైక్రాన్-పరిమాణ CsPbBr3 సింగిల్ క్రిస్టల్ యొక్క నిరంతర ఆప్టికల్‌గా పంప్ చేయబడిన ఫ్లోరోసెన్స్ లేస్ నిర్ధారించబడింది మరియు పరికర ప్రాంతం 0.65μm2 వరకు తక్కువగా ఉంటుంది. అదే సమయంలో, సబ్‌మిక్రాన్ లేజర్ మూలం యొక్క థ్రెషోల్డ్ పెద్ద-పరిమాణ లేజర్ మూలంతో పోల్చదగినదని మరియు తక్కువగా కూడా ఉండవచ్చని కనుగొనబడింది (మూర్తి 1).

చిత్రం 1. నిరంతర ఆప్టికల్‌గా పంప్ చేయబడిన సబ్‌మైక్రాన్ CsPbBr3లేజర్ కాంతి మూలం

ఇంకా, ఈ పని ప్రయోగాత్మకంగా మరియు సిద్ధాంతపరంగా అన్వేషిస్తుంది మరియు సబ్‌మిక్రాన్ నిరంతర లేజర్ మూలాల సాక్షాత్కారంలో ఎక్సిటాన్-ధ్రువణ ఎక్సిటాన్‌ల యంత్రాంగాన్ని వెల్లడిస్తుంది. సబ్‌మిక్రాన్ పెరోవ్‌స్కైట్‌లలో మెరుగైన ఫోటాన్-ఎక్సిటాన్ కలపడం వలన గ్రూప్ రిఫ్రాక్టివ్ ఇండెక్స్ దాదాపు 80కి గణనీయంగా పెరుగుతుంది, ఇది మోడ్ నష్టాన్ని భర్తీ చేయడానికి మోడ్ గెయిన్‌ను గణనీయంగా పెంచుతుంది. దీని ఫలితంగా అధిక ప్రభావవంతమైన మైక్రోకావిటీ నాణ్యత కారకం మరియు ఇరుకైన ఉద్గార రేఖ వెడల్పు కలిగిన పెరోవ్‌స్కైట్ సబ్‌మిక్రాన్ లేజర్ మూలం కూడా వస్తుంది (మూర్తి 2). ఈ యంత్రాంగం ఇతర సెమీకండక్టర్ పదార్థాల ఆధారంగా చిన్న-పరిమాణ, తక్కువ-థ్రెషోల్డ్ లేజర్‌ల అభివృద్ధిపై కొత్త అంతర్దృష్టులను కూడా అందిస్తుంది.

చిత్రం 2. ఎక్సిటోనిక్ పోలరిజన్‌లను ఉపయోగించి సబ్-మైక్రాన్ లేజర్ మూలం యొక్క యంత్రాంగం

పెకింగ్ విశ్వవిద్యాలయంలోని స్కూల్ ఆఫ్ మెటీరియల్స్ సైన్స్ అండ్ ఇంజనీరింగ్ నుండి 2020 జిబో విద్యార్థి సాంగ్ జీపెంగ్ ఈ పరిశోధనా పత్రాన్ని రచించగా, పెకింగ్ విశ్వవిద్యాలయం ఈ పరిశోధనా పత్రాన్ని రచించిన మొదటి యూనిట్. సింఘువా విశ్వవిద్యాలయంలో భౌతిక శాస్త్ర ప్రొఫెసర్ జాంగ్ క్వింగ్ మరియు జియోంగ్ క్విహువా సంబంధిత రచయితలు. ఈ పరిశోధనకు నేషనల్ నేచురల్ సైన్స్ ఫౌండేషన్ ఆఫ్ చైనా మరియు బీజింగ్ సైన్స్ ఫౌండేషన్ ఫర్ అవుట్‌స్టాండింగ్ యంగ్ పీపుల్ మద్దతు ఇచ్చాయి.