Durante anos, os engenheiros procuraram maneiras melhores de criar lasers pequenos e eficientes que podem ser integrados diretamente aos chips de silício, um passo essencial em direção a comunicações e computação ópticos mais rápidos e capazes.
Os lasers comerciais de hoje são fabricados principalmente de III - v semicondutores cultivados em substratos especializados - um processo que os torna difíceis e caros de combinar com a tecnologia de silício convencional. Todos os filmes de perovskita inorgânicos emergiram como uma alternativa promissora porque podem ser produzidos de forma barata, trabalham com muitos tipos de substrato e oferecem fortes propriedades ópticas.
Mas um grande obstáculo ficou no caminho: à temperatura ambiente, tem sido difícil fazer com que os lasers de perovskita corram em modos contínuos contínuos ou próximos a -, sem perder rapidamente suas transportadoras de carga para um efeito conhecido como recombinação de trado.
Uma equipe de pesquisa da Universidade de Zhejiang agora demonstrou um método simples para superar esse problema, levando ao registro -, definindo o desempenho para lasers perovskite sob operação contínua próxima a -.
Conforme relatado emFotônica avançada, sua abordagem usa um aditivo volátil de amônio durante o processo de recozimento de filmes de perovskita policristalina. Este aditivo desencadeia uma "reconstrução de fase" que remove as fases dimensionais baixas -, reduzindo canais que aceleram a recombinação do trado. O resultado é uma estrutura 3D pura que preserva melhor os portadores de carga necessários para a lasagem, sem adicionar perda óptica significativa.
Para entender a melhoria, a equipe analisou como os elétrons e os orifícios se recombinam sob diferentes condições de bombeamento. A recombinação do traseiro -, onde a energia de um par de elétron de recombinação - é dada a outra transportadora em vez de emitida como luz - se torna especialmente problemática quando a luz de entrada é entregue em pulsos mais longos ou vigas contínuas.
Nessas situações, a injeção de transportadora ocorre em uma escala de tempo semelhante ou mais que a vida útil do trado, levando a uma rápida perda de portadora e impedindo a construção - na inversão da população necessária para a lasagem. Ao suprimir esse processo, os pesquisadores foram capazes de sustentar as densidades da transportadora necessárias para uma emissão estimulada eficiente.
Com seus filmes otimizados, a equipe construiu um único modo -} vertical - superfície da cavidade - emitindo laser (vcsel) que atingiu um limiar de lasing baixo de 17,3 μJ/cm² e um fator de qualidade impressionante de 3850 sob quasi {5 μJ/cm² e um fator de qualidade impressionante de 3850 em nsi {5 μJ e} {cm² e um fator de qualidade impressionante de 3850 em {5,3 μJ. Esse desempenho marca o melhor relatado até o momento para um laser perovskita neste regime.
Os resultados apontam para uma rota prática para fazer altos lasers de performance perovskite que poderiam funcionar sob verdades contínuos - onda ou condições acionadas eletricamente - marcos optoeltrônicos para sua integração.
