Háskólinn í Peking fann fram á samfellda perovskít leysigeisla sem var minni en 1 fermetra míkron.

Háskólinn í Peking gerði sér grein fyrir samfelldri perovskítmyndunleysigeislagjafiminni en 1 ferkírómetr
Mikilvægt er að smíða samfellda leysigeisla með flatarmáli sem er minna en 1μm2 til að uppfylla kröfur um lága orkunotkun fyrir ljósleiðaratengingu á örgjörva (<10 fJ bit-1). Hins vegar, þegar stærð tækisins minnkar, eykst ljós- og efnistap verulega, þannig að það er afar krefjandi að ná stærð tækja sem er undir míkron og samfelldri ljósleiðara dælingu leysigeisla. Á undanförnum árum hafa halíð perovskít efni fengið mikla athygli á sviði samfelldra ljósleiðara dæltra leysigeisla vegna mikils ljósfræðilegs ávinnings þeirra og einstakra exciton pólunareiginleika. Flatarmál samfelldra perovskít leysigeisla sem greint hefur verið frá hingað til er enn stærra en 10μm2, og undirmíkron leysigeislar þurfa allir púlsað ljós með hærri orkuþéttleika dælunnar til að örva.

Til að bregðast við þessari áskorun tókst rannsóknarhópi Zhang Qing frá efnisfræði- og verkfræðideild Peking-háskóla að útbúa hágæða perovskít undirmíkron einkristallaefni til að ná fram samfelldum ljósleiðara dæluleysigeislum með svæði allt að 0,65 μm2. Á sama tíma er ljóseindin afhjúpuð. Verkunarháttur exciton póleringar í undirmíkron samfelldri ljósleiðara dæluleysigeislun er djúpt skilinn, sem veitir nýja hugmynd fyrir þróun lítilla lágþröskulds hálfleiðaraleysigeisla. Niðurstöður rannsóknarinnar, sem bera heitið „Samfelldar bylgjudæltar perovskítleysir með svæði undir 1 μm2,“ voru nýlega birtar í Advanced Materials.

Í þessari vinnu var ólífræn perovskít CsPbBr3 einkristall míkronplata búin til á safírundirlagi með efnafræðilegri gufuútfellingu. Kom í ljós að sterk tenging perovskít-örvunareininga við hljóðveggsljóseindir við stofuhita leiddi til myndunar örvunarpólunar. Með röð sönnunargagna, svo sem línulegri til ólínulegrar geislunarstyrkleika, þröngri línubreidd, geislunarpólunarbreytingu og rúmfræðilegri samfellubreytingu við þröskuld, er staðfest samfelld ljósfræðilega dælt flúrljómunarleysir undir-míkronstórs CsPbBr3 einkristalls og flatarmál tækisins er allt að 0,65 μm2. Á sama tíma kom í ljós að þröskuldur undir-míkrons leysigeislans er sambærilegur við þröskuld stórrar leysigeislans og getur jafnvel verið lægri (Mynd 1).

Mynd 1. Samfelld ljósfræðilega dælt undirmíkron CsPbBr3leysigeislaljósgjafi

Ennfremur kannar þessi vinna bæði tilraunalega og fræðilega og afhjúpar virkni exciton-polarized excitons við framkvæmd submíkron samfelldra leysigeisla. Bætt ljóseinda-exiton tenging í submíkron perovskítum leiðir til verulegrar aukningar á hópbrotsstuðli upp í um 80, sem eykur verulega stillingaraukningu til að bæta upp fyrir stillingartapið. Þetta leiðir einnig til perovskít submíkron leysigeisla með hærri virkum örhola gæðastuðli og þrengri útblásturslínubreidd (Mynd 2). Virknin veitir einnig nýja innsýn í þróun lítilla, lágþröskulds leysigeisla sem byggja á öðrum hálfleiðaraefnum.

Mynd 2. Verkunarháttur undir-míkron leysigeisla með því að nota örvunarskautunargeisla

Song Jiepeng, nemandi við Zhibo-háskóla árið 2020 frá efnisfræði- og verkfræðideild Peking-háskóla, er fyrsti höfundur greinarinnar, og Peking-háskóli er fyrsta eining greinarinnar. Zhang Qing og Xiong Qihua, prófessor í eðlisfræði við Tsinghua-háskóla, eru samsvarandi höfundar. Verkið var styrkt af Náttúruvísindasjóði Kína og Vísindasjóði Peking fyrir framúrskarandi ungt fólk.