I flera år har ingenjörer sökt bättre sätt att bygga små, effektiva lasrar som kan integreras direkt på kiselchips, ett viktigt steg mot snabbare, mer kapabel optisk kommunikation och datoranvändning.
Dagens kommersiella lasrar är mestadels tillverkade av iii - V halvledare som odlas på specialiserade underlag - En process som gör dem svåra och kostsamma att kombinera med mainstream -kisel. Alla - oorganiska perovskite -filmer har framkommit som ett lovande alternativ eftersom de kan produceras billigt, arbeta med många substrattyper och erbjuder starka optiska egenskaper.
Men ett stort hinder har stått i vägen: vid rumstemperatur har det varit svårt att få perovskitlasrar att köra i kontinuerlig eller nära - kontinuerliga lägen utan att snabbt förlora sina laddningsbärare till en effekt som kallas Auger Recombination.
Ett forskarteam vid Zhejiang University har nu visat en enkel metod för att övervinna detta problem, vilket leder till rekord - inställning av prestanda för perovskitlasrar under nära - kontinuerlig operation.
Som rapporterats iAvancerad fotonik, deras tillvägagångssätt använder ett flyktigt ammoniumtillsats under glödgningsprocessen för polykristallina perovskitfilmer. Detta tillsatsutlöser utlöser en "fasrekonstruktion" som tar bort oönskat lågt - dimensionella faser, vilket minskar kanaler som påskyndar Auger -rekombination. Resultatet är en ren 3D -struktur som bättre bevarar de laddningsbärare som behövs för lasing utan att lägga till betydande optisk förlust.
För att förstå förbättringen analyserade teamet hur elektroner och hål rekombineras under olika pumpförhållanden. Auger Recombination - där energi från en rekombinering av elektron - hålpar ges till en annan bärare istället för att släppas ut som ljus - blir särskilt problematisk när ingångsljuset levereras i längre pulser eller kontinuerliga strålar.
I dessa situationer inträffar bärarinjektion på en tidsskala som liknar eller längre än auger -livslängden, vilket leder till snabb förlust av bärare och förhindrar byggandet - upp av befolkningsinversion som behövs för att lasera. Genom att undertrycka denna process kunde forskarna upprätthålla bärarens tätheter som krävs för effektiv stimulerad utsläpp.
Med sina optimerade filmer byggde teamet en enda - -läge vertikal - Cavity Surface - emitterande laser (VCSEL) som uppnådde en låg lasing -tröskel på 17.3 μJ/cm² och en imponerande kvalitetsfaktor på 3850 under quasi -}}}}}}}-}}}-}}}-}}}-}}}}-}}-}}}}-}}}-}}}}-}}}-}}- -pumpning. Denna prestanda markerar det bästa rapporterade hittills för en perovskitlaser i denna regim.
Resultaten pekar mot en praktisk väg för att göra hög - prestanda perovskite -lasrar som kan fungera under verklig kontinuerlig - våg eller elektriskt drivna förhållanden - viktiga milstolpar för deras integration i framtida fotoniska chips och potentiellt flexibla eller bärbara inoelectronic.
