Prelom u poluprovodničkoj fizici i optoelektronici postignut je demonstracijom prve električno pumpanog perovskit polariton laser dioda, rješavanjem izazova koji je trajao desetljećima. RF grupa institucija, zajedno s suradnicima iz ITMO univerziteta i HSE univerziteta, uspješno su stvorili uređaj sposoban za proizvodnju koherentnog laserskog svjetla putem direktne električne struje.
Inovacije su usredotočene na mikrokristal halogenidnog perovskita, koji nudi obećavajuću alternativu tradicionalno skupim epitaxijalnim poluprovodnicima. Unatoč svojim prednostima u smislu niskih troškova proizvodnje i svestranosti, ovi materijali su povijesno predstavljali izazove u postizanju pouzdanog električnog pumpanja za laserski rad.
Kako bi se riješila ova ograničenja, istraživački tim iskoristio je svojstva eksciton-polaritona, kvazičestica formiranih interakcijom između fotona i parova elektronskih rupa unutar optičke mikrovrle. Ove čestice pokazuju bosonsko ponašanje, omogućujući im da se kondenziraju u makroskopsko kvantno stanje poznato kao Bose-Einsteinov kondenzat. Ovaj proces omogućuje stvaranje koherentne laserske svjetlosti s mnogo manjom gustoćom energije i naboja u usporedbi s konvencionalnim poluprovodničkim laserima.
Specijalna dvostepena metoda kriohlađenja korištena je za upravljanje mobilnošću iona i uspostavljanje stabilne, zamrznute p-i-n spojne diode. Ova konfiguracija omogućila je učinkovito ubrizgavanje nositelja naboja uz očuvanje strukturnog integriteta perovskitske mreže.
Pomoćni profesor Anatolij Puškarev iz Skoltecha, koji je vodio studiju, naglasio je značaj ovog rada. "Dostignuće lasiranja pod izravnim električnim pumpanjem u materijalima obrađenim u otopini jedno je od ključnih ciljeva poluprovodničke optoelektronike već 60 godina", izjavio je. "Prihvat tima, koji integrira kemijski inertne ugljične nanorutke elektrode s pokretnim halidnim prazninama u perovskitskoj mreži, učinkovito ublažava neželjene kemijske interakcije na sučelje elektrode i materijala i prevazilazi toplinske ograničenja".
"Jasno smo promatrali tri značajke zarobljene eksitonsko-polaritonske kondenzacije", objasnio je. "To uključuje nelinearni porast intenziteta emisije, sužavanje spektralne širine linije i plavi pomak u laserskoj emisiji izvan praga struje. Ova promatranja potvrđuju uspješno stvaranje stabilnog polaritonskog kondenzata pod električnom stimulacijom.
Za razliku od tradicionalnih poluprovodničkih lasera, koji se oslanjaju na složene i skupe epitaksijalne metode rasta, ovi novi uređaji nude jednostavniji proizvodni put.
Uspjeh ovog eksperimenta otvara nove mogućnosti za unapređenje optoelektronskih tehnologija, otvarajući put za održivije i svestrane izvore svjetlosti u budućim elektroničkim sustavima.
★
Neka vijesti ostanu poštene.
ObjectiveNews financiraju čitatelji i bez oglasa je – pristranost vam pokazujemo, ne skrivamo. Podržite neovisno novinarstvo za 4 €/mjesec.
Postani podupiratelj
United Kingdom
