የፔኪንግ ዩኒቨርሲቲ ከ1 ካሬ ማይክሮን ያነሰ የፔሮቭስኪት ተከታታይ የሌዘር ምንጭ አገኘ

የፔኪንግ ዩኒቨርሲቲ አንድ perovskite ቀጣይነት ተገነዘብኩየሌዘር ምንጭከ 1 ካሬ ማይክሮን ያነሰ
በቺፕ ኦፕቲካል ትስስር (<10 fJ bit-1) ላይ ያለውን ዝቅተኛ የኃይል ፍጆታ ፍላጎት ለማሟላት ከ1μm2 ባነሰ የመሳሪያ ቦታ ቀጣይነት ያለው የሌዘር ምንጭ መገንባት አስፈላጊ ነው። ነገር ግን የመሳሪያው መጠን እየቀነሰ ሲሄድ የኦፕቲካል እና የቁሳቁስ ብክነት በከፍተኛ ሁኔታ ይጨምራል ስለዚህ የንዑስ ማይክሮን መሳሪያ መጠንን ማሳካት እና የሌዘር ምንጮችን ቀጣይነት ያለው የጨረር ፓምፕ ማድረግ እጅግ በጣም ፈታኝ ነው። ከቅርብ ዓመታት ውስጥ, halide perovskite ቁሶች ምክንያት ያላቸውን ከፍተኛ የጨረር ጥቅም እና ልዩ exciton polariton ንብረቶች በቀጣይነት ኦፕቲካል ፓምፕ ሌዘር መስክ ውስጥ ከፍተኛ ትኩረት አግኝተዋል. እስካሁን ሪፖርት የተደረገው የፔሮቭስኪት ተከታታይ የሌዘር ምንጮች የመሳሪያው ቦታ አሁንም ከ10μm2 ይበልጣል፣ እና ንዑስ ማይክሮን ሌዘር ምንጮች ለማነቃቃት ከፍ ያለ የፓምፕ ሃይል ጥግግት ያለው የደመቀ ብርሃን ያስፈልጋቸዋል።

ለዚህ ተግዳሮት ምላሽ የፔኪንግ ዩኒቨርሲቲ የቁሳቁስ ሳይንስ እና ምህንድስና ትምህርት ቤት የዛንግ ቺንግ የምርምር ቡድን በተሳካ ሁኔታ ከፍተኛ ጥራት ያላቸውን የፔሮቭስኪት ንዑስ ማይክሮሮን ነጠላ ክሪስታል ቁሶችን በማዘጋጀት ቀጣይነት ያለው የኦፕቲካል ፓምፕ ሌዘር ምንጮችን እስከ 0.65μm2 ዝቅተኛ በሆነ መሳሪያ አዘጋጀ። በተመሳሳይ ጊዜ, ፎቶን ይገለጣል. አነስተኛ መጠን ዝቅተኛ ደፍ ሴሚኮንዳክተር ሌዘር ልማት የሚሆን አዲስ ሃሳብ ይሰጣል ይህም submicron ቀጣይነት ኦፕቲካል ፓምፕ lasing ሂደት ውስጥ exciton polariton ያለውን ዘዴ በጥልቀት መረዳት ነው. የጥናቱ ውጤት "ቀጣይ ሞገድ የተገጠመ የፔሮቭስኪት ሌዘር ከመሳሪያ አካባቢ ከ 1 μm2 በታች" በሚል ርዕስ በቅርብ ጊዜ በከፍተኛ ቁሳቁሶች ውስጥ ታትሟል.

በዚህ ሥራ ውስጥ, የ inorganic perovskite CsPbBr3 ነጠላ ክሪስታል ማይክሮን ሉህ በሳፋየር ንጣፍ ላይ በኬሚካላዊ የእንፋሎት ማጠራቀሚያ ተዘጋጅቷል. በክፍል ሙቀት ውስጥ የፔሮቭስኪት ኤክሳይቶኖች ከድምጽ ግድግዳ ማይክሮካቪቲ ፎቶኖች ጋር መገናኘታቸው የኤክሳይቶኒክ ፖላሪቶን መፈጠሩን ተስተውሏል። በተከታታይ ማስረጃዎች፣ ለምሳሌ ከመስመር እስከ ቀጥታ ያልሆነ የልቀት መጠን፣ ጠባብ የመስመሮች ስፋት፣ የልቀት ፖላራይዜሽን ትራንስፎርሜሽን እና የቦታ ጥምርነት ለውጥ ደፍ ላይ፣ ቀጣይነት ባለው የኦፕቲካል ፓምፑ የፍሎረሰንት የንዑስ ማይክሮን መጠን ያለው CsPbBr3 ነጠላ ክሪስታል እና የመሳሪያው ቦታ ተረጋግጧል። እስከ 0.65μm2 ዝቅተኛ ነው። በተመሳሳይ ጊዜ, የንዑስ ማይክሮን ሌዘር ምንጭ ጣራ ከትልቅ የሌዘር ምንጭ ጋር ሊወዳደር እና እንዲያውም ዝቅተኛ ሊሆን እንደሚችል ታወቀ (ስእል 1).

ምስል 1. ቀጣይነት ያለው የኦፕቲካል ፓምፑ ንዑስ ማይክሮሮን CsPbBr3የሌዘር ብርሃን ምንጭ

በተጨማሪም ይህ ሥራ ሁለቱንም በሙከራ እና በንድፈ ሀሳብ ይዳስሳል፣ እና የሱብ ማይክሮሮን ተከታታይ የሌዘር ምንጮችን እውን ለማድረግ የኤክሳይቶን-ፖላራይዝድ ኤክሳይቶኖች አሰራርን ያሳያል። በንዑስ ማይክሮን ፔሮቭስኪትስ ውስጥ ያለው የተሻሻለው የፎቶን-ኤክሳይቶን ትስስር በቡድን ሪፍራክቲቭ ኢንዴክስ ላይ ከፍተኛ ጭማሪን ወደ 80 የሚደርስ ሲሆን ይህም የሁኔታውን ኪሳራ ለማካካስ የሞድ ትርፍን በእጅጉ ይጨምራል። ይህ ደግሞ የፔሮቭስኪት ንኡስ ማይክሮን ሌዘር ምንጭ ከፍተኛ ውጤታማ የሆነ የማይክሮካቪቲ ጥራት ያለው እና ጠባብ የሆነ የመስመራዊ ስፋት (ስእል 2) ያመጣል። ስልቱ በሌሎች ሴሚኮንዳክተር ቁሶች ላይ የተመሰረተ አነስተኛ መጠን ያላቸው ዝቅተኛ-መነሻ ጨረሮች እድገት ላይ አዳዲስ ግንዛቤዎችን ይሰጣል።

ምስል 2. ኤክሳይቶኒክ ፖላሪዞን በመጠቀም ንዑስ-ማይክሮን ሌዘር ምንጭ ሜካኒዝም

ሶንግ ጂፔንግ፣ የ2020 ዚቦ ተማሪ ከፔኪንግ ዩኒቨርሲቲ የቁሳቁስ ሳይንስ እና ምህንድስና ትምህርት ቤት የፅሁፉ የመጀመሪያ ደራሲ ነው፣ እና የፔኪንግ ዩኒቨርሲቲ የወረቀቱ የመጀመሪያ ክፍል ነው። በTsinghua ዩኒቨርሲቲ የፊዚክስ ፕሮፌሰር የሆኑት ዣንግ ኪንግ እና ዢዮንግ ኪሁዋ ተጓዳኝ ደራሲዎች ናቸው። ስራው በቻይና ናሽናል የተፈጥሮ ሳይንስ ፋውንዴሽን እና በቤጂንግ ሳይንስ ፋውንዴሽን ለላቀ ወጣቶች ተደግፏል።