Prva električno črpana perovskitna polaritonska laserska dioda rešuje desetletni izziv

Prelom v fiziki polprevodnikov in optoelektroniki je bil dosežen z demonstracijo prve električno črpalke perovskitne polaritonske laserske diode, ki je rešila izziv, ki je trajal desetletja. RF skupina institucija, skupaj s sodelavci iz univerze ITMO in univerze HSE, je uspešno ustvarila napravo, ki je sposobna generirati koherentno lasersko svetlobo prek neposrednega električnega toka.

Inovacija se osredotoča na mikrokristalne halogenidne perovskite, ki so obdelani v raztopini in ponujajo obetavno alternativo tradicionalno dragih epitaksično gojenih polprevodnikov.

Za odpravo teh omejitev je raziskovalna skupina izkoristila lastnosti eksciton-polaritona, kvazičeske, ki nastanejo zaradi interakcije med fotoni in parom elektronskih lukenj v optični mikrovalovi.

Za upravljanje ionske mobilnosti in vzpostavitev stabilne, zamrznjene p-i-n spojne diode je bila uporabljena specializirana dvostopenjska metoda kriohlajenja. Ta konfiguracija je omogočila učinkovito vbrizgavanje nosilca naboja, hkrati pa ohranjala strukturno celovitost perovskitne rešetke.

Pomočnik profesorja Anatolij Puškarev iz Skoltecha Photonics, ki je vodil študijo, je poudaril pomen dela. "Doseganje lasiranja pod neposrednim električnim črpanjem v raztopino obdelanih materialih je bilo eden od ključnih ciljev v polprevodniški optoelektroniki že 60 let", je dejal. "Pristop skupine, ki združuje kemično inertne elektrode iz ogljikovih nanorutkov z mobilnimi halogenidnimi prostornimi mesti v perovskitski mreži, učinkovito zmanjšuje neželene kemične interakcije na vmesniku elektrode in materiala in premaguje toplotne omejitve.

Jasno smo opazili tri značilnosti ujetih eksiton-polaritonskih kondenzacij, je pojasnil. To so nelinearni porast intenzivnosti emisije, zoženje spektralne širine linije in modri premik v laserski emisiji preko praga toka.

V nasprotju s tradicionalnimi polprevodniškimi laserji, ki se zanašajo na zapletene in drage epitaksialne metode rasti, te nove naprave ponujajo enostavnejšo proizvodno pot. Poleg tega polaritonski laseri delujejo pri nižjih gostotjah vzbujanja, kar potencialno omogoča nove aplikacije v fotonskih tehnologijah, ki zahtevajo tako zmogljivost kot gospodarsko izvedljivost.

Uspeh tega poskusa odpira nove poti za napredovanje optoelektronskih tehnologij, ki utirajo pot za bolj trajnostne in vsestranske svetlobne vire v prihodnjih elektronskih sistemih.