પેકિંગ યુનિવર્સિટીએ 1 ચોરસ માઇક્રોન કરતા નાના પેરોવસ્કાઇટ સતત લેસર સ્ત્રોતની અનુભૂતિ કરી

પેકિંગ યુનિવર્સિટી સતત perovskite સમજાયુંલેસર સ્ત્રોત1 ચોરસ માઇક્રોન કરતાં નાની
ઓન-ચીપ ઓપ્ટિકલ ઇન્ટરકનેક્શન (<10 fJ બીટ-1) ની ઓછી ઉર્જા વપરાશની જરૂરિયાતને પહોંચી વળવા માટે 1μm2 કરતા ઓછા ઉપકરણ વિસ્તાર સાથે સતત લેસર સ્ત્રોતનું નિર્માણ કરવું મહત્વપૂર્ણ છે.જો કે, જેમ જેમ ઉપકરણનું કદ ઘટતું જાય છે તેમ, ઓપ્ટિકલ અને સામગ્રીની ખોટ નોંધપાત્ર રીતે વધે છે, તેથી સબ-માઈક્રોન ઉપકરણનું કદ અને લેસર સ્ત્રોતોનું સતત ઓપ્ટિકલ પમ્પિંગ હાંસલ કરવું અત્યંત પડકારજનક છે.તાજેતરના વર્ષોમાં, હેલાઇડ પેરોવસ્કાઇટ સામગ્રીએ તેમના ઉચ્ચ ઓપ્ટિકલ ગેઇન અને અનન્ય એક્સિટન પોલેરિટોન ગુણધર્મોને કારણે સતત ઓપ્ટિકલી પમ્પ્ડ લેસરોના ક્ષેત્રમાં વ્યાપક ધ્યાન મેળવ્યું છે.પેરોવસ્કાઈટ સતત લેસર સ્ત્રોતોનો ઉપકરણ વિસ્તાર હજુ સુધી 10μm2 કરતા વધારે છે, અને સબમાઈક્રોન લેસર સ્ત્રોતોને ઉત્તેજીત કરવા માટે ઉચ્ચ પંપ ઊર્જા ઘનતા સાથે સ્પંદિત પ્રકાશની જરૂર છે.

આ પડકારના જવાબમાં, પેકિંગ યુનિવર્સિટીની સ્કૂલ ઑફ મટિરિયલ્સ સાયન્સ એન્ડ એન્જિનિયરિંગના ઝાંગ કિંગના સંશોધન જૂથે 0.65μm2 જેટલા નીચા ઉપકરણ વિસ્તાર સાથે સતત ઓપ્ટિકલ પમ્પિંગ લેસર સ્ત્રોતો પ્રાપ્ત કરવા માટે ઉચ્ચ ગુણવત્તાની પેરોવસ્કાઇટ સબમાઇક્રોન સિંગલ ક્રિસ્ટલ સામગ્રી સફળતાપૂર્વક તૈયાર કરી.તે જ સમયે, ફોટોન પ્રગટ થાય છે.સબમાઇક્રોન સતત ઓપ્ટીકલી પમ્પ્ડ લેસીંગ પ્રક્રિયામાં એક્સીટોન પોલેરીટોનની પદ્ધતિને ઊંડાણપૂર્વક સમજવામાં આવે છે, જે નાના કદના લો થ્રેશોલ્ડ સેમિકન્ડક્ટર લેસરોના વિકાસ માટે એક નવો વિચાર પૂરો પાડે છે.અભ્યાસના પરિણામો, "1 μm2 ની નીચે ઉપકરણ ક્ષેત્ર સાથે સતત વેવ પમ્પ્ડ પેરોવસ્કાઇટ લેસર્સ," શીર્ષક તાજેતરમાં એડવાન્સ્ડ મટિરિયલ્સમાં પ્રકાશિત થયા હતા.

આ કાર્યમાં, અકાર્બનિક પેરોવસ્કાઇટ CsPbBr3 સિંગલ ક્રિસ્ટલ માઇક્રોન શીટ નીલમ સબસ્ટ્રેટ પર રાસાયણિક વરાળના જથ્થા દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવી હતી.એવું અવલોકન કરવામાં આવ્યું હતું કે ઓરડાના તાપમાને સાઉન્ડ વોલ માઇક્રોકેવિટી ફોટોન સાથે પેરોવસ્કાઇટ એક્સિટોન્સનું મજબૂત જોડાણ એક્સિટોનિક પોલેરિટોનની રચનામાં પરિણમ્યું હતું.રેખીયથી બિનરેખીય ઉત્સર્જનની તીવ્રતા, સાંકડી રેખાની પહોળાઈ, ઉત્સર્જન ધ્રુવીકરણ પરિવર્તન અને થ્રેશોલ્ડ પર અવકાશી સુસંગત પરિવર્તન જેવા પુરાવાઓની શ્રેણી દ્વારા, સબ-માઈક્રોન-કદના CsPbBr3 સિંગલ ક્રિસ્ટલના સતત ઓપ્ટિકલી પમ્પ્ડ ફ્લોરોસેન્સ લેઝની પુષ્ટિ થાય છે, અને ઉપકરણ વિસ્તાર 0.65μm2 જેટલું ઓછું છે.તે જ સમયે, એવું જાણવા મળ્યું હતું કે સબમાઇક્રોન લેસર સ્ત્રોતની થ્રેશોલ્ડ મોટા-કદના લેસર સ્ત્રોત સાથે તુલનાત્મક છે, અને તે ઓછી પણ હોઈ શકે છે (આકૃતિ 1).

આકૃતિ 1. સતત ઓપ્ટીકલી પમ્પ્ડ સબમાઈક્રોન CsPbBr3લેસર પ્રકાશ સ્ત્રોત

આગળ, આ કાર્ય પ્રાયોગિક અને સૈદ્ધાંતિક બંને રીતે અન્વેષણ કરે છે, અને સબમાઇક્રોન સતત લેસર સ્ત્રોતોની અનુભૂતિમાં એક્સિટોન-ધ્રુવીકરણ એક્ઝિટન્સની પદ્ધતિને છતી કરે છે.સબમાઈક્રોન પેરોવસ્કાઈટ્સમાં ઉન્નત ફોટોન-એક્સીટોન કપ્લીંગના પરિણામે સમૂહ રીફ્રેક્ટિવ ઈન્ડેક્સમાં લગભગ 80 નો નોંધપાત્ર વધારો થાય છે, જે મોડ લોસની ભરપાઈ કરવા માટે મોડ ગેઈનમાં નોંધપાત્ર વધારો કરે છે.આ ઉચ્ચ અસરકારક માઇક્રોકેવિટી ગુણવત્તા પરિબળ અને સાંકડી ઉત્સર્જન લાઇનવિડ્થ (આકૃતિ 2) સાથે પેરોવસ્કાઇટ સબમાઇક્રોન લેસર સ્ત્રોતમાં પણ પરિણમે છે.મિકેનિઝમ અન્ય સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રી પર આધારિત નાના-કદના, ઓછી થ્રેશોલ્ડ લેસરોના વિકાસમાં નવી આંતરદૃષ્ટિ પણ પ્રદાન કરે છે.

આકૃતિ 2. એક્સિટોનિક ધ્રુવીકરણનો ઉપયોગ કરીને સબ-માઇક્રોન લેસર સ્ત્રોતની પદ્ધતિ

સોંગ જીપેંગ, પેકિંગ યુનિવર્સિટીની સ્કૂલ ઑફ મટિરિયલ્સ સાયન્સ એન્ડ એન્જિનિયરિંગના 2020 ઝિબો વિદ્યાર્થી, પેપરના પ્રથમ લેખક છે, અને પેકિંગ યુનિવર્સિટી પેપરનું પ્રથમ એકમ છે.ઝાંગ કિંગ અને ઝિઓંગ કિહુઆ, સિંઘુઆ યુનિવર્સિટીના ભૌતિકશાસ્ત્રના પ્રોફેસર, અનુરૂપ લેખકો છે.આ કાર્યને ચીનના નેશનલ નેચરલ સાયન્સ ફાઉન્ડેશન અને બેઇજિંગ સાયન્સ ફાઉન્ડેશન ફોર સ્ટેન્ડિંગ યંગ પીપલ દ્વારા સમર્થન આપવામાં આવ્યું હતું.