પેકિંગ યુનિવર્સિટીએ પેરોવસ્કાઇટ સતત શોધ્યુંલેસર સ્ત્રોત૧ ચોરસ માઇક્રોન કરતાં નાનું
ઓન-ચિપ ઓપ્ટિકલ ઇન્ટરકનેક્શન (<10 fJ bit-1) ની ઓછી ઉર્જા વપરાશની જરૂરિયાતને પૂર્ણ કરવા માટે 1μm2 કરતા ઓછા ઉપકરણ ક્ષેત્ર સાથે સતત લેસર સ્રોત બનાવવો મહત્વપૂર્ણ છે. જો કે, જેમ જેમ ઉપકરણનું કદ ઘટતું જાય છે, તેમ તેમ ઓપ્ટિકલ અને સામગ્રીનું નુકસાન નોંધપાત્ર રીતે વધે છે, તેથી સબ-માઇક્રોન ઉપકરણ કદ અને લેસર સ્રોતોનું સતત ઓપ્ટિકલ પમ્પિંગ પ્રાપ્ત કરવું અત્યંત પડકારજનક છે. તાજેતરના વર્ષોમાં, હેલાઇડ પેરોવસ્કાઇટ સામગ્રીને તેમના ઉચ્ચ ઓપ્ટિકલ ગેઇન અને અનન્ય એક્સિટન પોલારિટોન ગુણધર્મોને કારણે સતત ઓપ્ટિકલી પમ્પ્ડ લેસરોના ક્ષેત્રમાં વ્યાપક ધ્યાન આપવામાં આવ્યું છે. અત્યાર સુધી નોંધાયેલ પેરોવસ્કાઇટ સતત લેસર સ્રોતોનો ઉપકરણ ક્ષેત્ર હજુ પણ 10μm2 કરતા વધારે છે, અને સબમાઇક્રોન લેસર સ્રોતોને ઉત્તેજીત કરવા માટે ઉચ્ચ પંપ ઊર્જા ઘનતા સાથે સ્પંદિત પ્રકાશની જરૂર પડે છે.
આ પડકારના પ્રતિભાવમાં, પેકિંગ યુનિવર્સિટીના સ્કૂલ ઓફ મટિરિયલ્સ સાયન્સ એન્ડ એન્જિનિયરિંગના ઝાંગ કિંગના સંશોધન જૂથે 0.65μm2 જેટલા ઓછા ઉપકરણ ક્ષેત્ર સાથે સતત ઓપ્ટિકલ પમ્પિંગ લેસર સ્ત્રોતો પ્રાપ્ત કરવા માટે ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા પેરોવસ્કાઇટ સબમાઇક્રોન સિંગલ ક્રિસ્ટલ સામગ્રી સફળતાપૂર્વક તૈયાર કરી. તે જ સમયે, ફોટોન જાહેર થાય છે. સબમાઇક્રોન સતત ઓપ્ટિકલી પમ્પ્ડ લેસિંગ પ્રક્રિયામાં એક્સિટન પોલારિટોનની પદ્ધતિને ઊંડાણપૂર્વક સમજવામાં આવે છે, જે નાના કદના લો થ્રેશોલ્ડ સેમિકન્ડક્ટર લેસરોના વિકાસ માટે એક નવો વિચાર પૂરો પાડે છે. "1 μm2 ની નીચે ઉપકરણ ક્ષેત્ર સાથે સતત વેવ પમ્પ્ડ પેરોવસ્કાઇટ લેસર્સ" શીર્ષકવાળા અભ્યાસના પરિણામો તાજેતરમાં એડવાન્સ્ડ મટિરિયલ્સમાં પ્રકાશિત થયા હતા.
આ કાર્યમાં, રાસાયણિક વરાળ નિક્ષેપ દ્વારા નીલમ સબસ્ટ્રેટ પર અકાર્બનિક પેરોવસ્કાઇટ CsPbBr3 સિંગલ ક્રિસ્ટલ માઇક્રોન શીટ તૈયાર કરવામાં આવી હતી. એવું જોવા મળ્યું હતું કે ઓરડાના તાપમાને ધ્વનિ દિવાલ માઇક્રોકેવિટી ફોટોન સાથે પેરોવસ્કાઇટ એક્સિટોન્સનું મજબૂત જોડાણ એક્સાઇટોનિક પોલારિટોનનું નિર્માણ તરફ દોરી ગયું હતું. રેખીયથી બિન-રેખીય ઉત્સર્જન તીવ્રતા, સાંકડી રેખા પહોળાઈ, ઉત્સર્જન ધ્રુવીકરણ પરિવર્તન અને થ્રેશોલ્ડ પર અવકાશી સુસંગતતા પરિવર્તન જેવા પુરાવાઓની શ્રેણી દ્વારા, સબ-માઇક્રોન-કદના CsPbBr3 સિંગલ ક્રિસ્ટલના સતત ઓપ્ટિકલી પમ્પ્ડ ફ્લોરોસેન્સ લેસની પુષ્ટિ થાય છે, અને ઉપકરણ ક્ષેત્ર 0.65μm2 જેટલું ઓછું છે. તે જ સમયે, એવું જાણવા મળ્યું હતું કે સબમાઇક્રોન લેસર સ્ત્રોતનો થ્રેશોલ્ડ મોટા-કદના લેસર સ્ત્રોત સાથે તુલનાત્મક છે, અને તે ઓછો પણ હોઈ શકે છે (આકૃતિ 1).
આકૃતિ 1. સતત ઓપ્ટિકલી પમ્પ્ડ સબમાઈક્રોન CsPbBr3લેસર પ્રકાશ સ્ત્રોત
વધુમાં, આ કાર્ય પ્રાયોગિક અને સૈદ્ધાંતિક બંને રીતે શોધખોળ કરે છે, અને સબમાઈક્રોન સતત લેસર સ્ત્રોતોના અનુભૂતિમાં એક્સાઈટોન-પોલરાઈઝ્ડ એક્સાઈટોન્સની પદ્ધતિને છતી કરે છે. સબમાઈક્રોન પેરોવસ્કાઈટ્સમાં ઉન્નત ફોટોન-એક્સાઈટોન જોડાણ જૂથ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સમાં લગભગ 80 સુધી નોંધપાત્ર વધારો કરે છે, જે મોડ નુકશાનની ભરપાઈ કરવા માટે મોડ ગેઇનમાં નોંધપાત્ર વધારો કરે છે. આના પરિણામે ઉચ્ચ અસરકારક માઇક્રોકેવિટી ગુણવત્તા પરિબળ અને સાંકડી ઉત્સર્જન લાઇનવિડ્થ (આકૃતિ 2) સાથે પેરોવસ્કાઈટ સબમાઈક્રોન લેસર સ્ત્રોત પણ બને છે. આ પદ્ધતિ અન્ય સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રી પર આધારિત નાના-કદના, ઓછા-થ્રેશોલ્ડ લેસરોના વિકાસમાં નવી આંતરદૃષ્ટિ પણ પૂરી પાડે છે.
આકૃતિ 2. એક્સાઇટોનિક પોલરાઇઝન્સનો ઉપયોગ કરીને સબ-માઇક્રોન લેસર સ્ત્રોતની પદ્ધતિ
પેકિંગ યુનિવર્સિટીના સ્કૂલ ઓફ મટિરિયલ્સ સાયન્સ એન્ડ એન્જિનિયરિંગના 2020 ઝીબોના વિદ્યાર્થી સોંગ જિપેંગ, આ પેપરના પ્રથમ લેખક છે, અને પેકિંગ યુનિવર્સિટી આ પેપરનું પ્રથમ એકમ છે. ઝાંગ કિંગ અને સિંઘુઆ યુનિવર્સિટીના ભૌતિકશાસ્ત્રના પ્રોફેસર ઝિઓંગ કિહુઆ, સંબંધિત લેખકો છે. આ કાર્યને નેશનલ નેચરલ સાયન્સ ફાઉન્ડેશન ઓફ ચાઇના અને બેઇજિંગ સાયન્સ ફાઉન્ડેશન ફોર આઉટસ્ટેન્ડિંગ યંગ પીપલ દ્વારા સમર્થન આપવામાં આવ્યું હતું.
પોસ્ટ સમય: સપ્ટેમ્બર-૧૨-૨૦૨૩