Pendant des années, les ingénieurs ont cherché de meilleures façons de construire de minuscules lasers efficaces qui peuvent être intégrés directement sur les puces en silicium, une étape clé vers des communications optiques et informatiques plus rapides et plus compétents.
Les lasers commerciaux d'aujourd'hui sont principalement fabriqués à partir de semi-conducteurs III - v cultivés sur des substrats spécialisés - un processus qui les rend difficiles et coûteux à combiner avec la technologie du silicium grand public. Tous les films de pérovskite inorganiques de- sont devenus une alternative prometteuse car ils peuvent être produits à peu de frais, travailler avec de nombreux types de substrat et offrir de fortes propriétés optiques.
Mais un obstacle majeur s'est maintenu sur le chemin: à température ambiante, il a été difficile d'obtenir des lasers de pérovskite pour fonctionner en modes continus en continu ou près de- sans perdre rapidement leurs porteurs de charges à un effet connu sous le nom de recombinaison de tarières.
Une équipe de recherche de l'Université de Zhejiang a maintenant démontré une méthode simple pour surmonter ce problème, conduisant à des performances d'enregistrement - pour les lasers de pérovskite sous un fonctionnement continu près de -.
Comme indiqué dansPhotonique avancée, leur approche utilise un additif d'ammonium volatile pendant le processus de recuit des films de pérovskite polycristalline. Cet additif déclenche une "reconstruction de phase" qui supprime les phases dimensionnelles faibles de faible -, réduisant les canaux qui accélèrent la recombinaison des tarifs. Le résultat est une structure 3D pure qui préserve mieux les porteurs de charge nécessaires pour le lasage, sans ajouter une perte optique significative.
Pour comprendre l'amélioration, l'équipe a analysé comment les électrons et les trous se recombinent dans différentes conditions de pompage. La recombinaison de la tarière - où l'énergie d'un électron de recombinaison - paire est donnée à un autre porteur au lieu d'émettre comme une lumière - devient particulièrement problématique lorsque la lumière d'entrée est délivrée en impulsions plus longues ou en faisceaux continus.
Dans ces situations, l'injection de porteurs se produit sur une échelle de temps similaire ou plus longue que la durée de vie de la tarière, entraînant une perte rapide des porteurs et empêchant la construction - de l'inversion de la population nécessaire pour le lasage. En supprimant ce processus, les chercheurs ont pu maintenir les densités des porteurs nécessaires à une émission stimulée efficace.
Avec leurs films optimisés, l'équipe a construit une seule surface de cavité- - - - laser émettant (VCSEL) qui a atteint un seuil de lasage faible de 17,3 μJ / cm² et un facteur de qualité impressionnant de la picade de la qualité. Cette performance marque le meilleur à ce jour pour un laser pérovskite dans ce régime.
Les résultats pointent vers une voie pratique pour fabriquer des lasers perrovskite - élevés qui pourraient fonctionner sous de véritables conditions clés -
