اخیراً تیمی به سرپرستی پروفسور دی دیوید، محقق زو چن و پروفسور ژائو بائودان از کالج علوم و مهندسی نوری/ کالج مشترک بینالمللی دانشگاه ژجیانگ اولین لیزر پروسکایت رانده الکتریکی جهان را توسعه دادند. این لیزر "دو حفره" دو ریزحفره نوری را ادغام می کند، که یک زیرواحد ریزحفره پروسکایتی با آستانه پایین-پروفسکیت را با یک زیرواحد LED پروسکایتی با توان بالا-در یک دستگاه واحد ترکیب می کند و یک ساختار چند لایه به صورت عمودی را تشکیل می دهد.
این نوع جدید از لیزر نیمه هادی به حداقل چگالی جریان (جریان آستانه) 92 A/cm نیاز دارد.2 برای ساطع نور لیزر، که مرتبه ای کمتر از بهترین لیزرهای نیمه هادی آلی است. همچنین پایداری خوبی را نشان میدهد و میتواند به مدولاسیون سریع در پهنای باند 36.2 مگاهرتز دست یابد، که آن را برای برنامههایی مانند انتقال دادههای روی تراشه، محاسبات و زیست پزشکی امیدوارکننده میسازد. مقاله تحقیقاتی مرتبط در 27 آگوست در Nature منتشر شد.
انواع مختلفی از لیزرها وجود دارد و در حال حاضر، مواد لیزری جدید مانند نیمه هادی های پروسکایت، نیمه هادی های آلی و نقاط کوانتومی مزایای قابل توجهی از خود نشان می دهند. در میان این مواد، نیمه هادی های پروسکایتی به دلیل طیف های انتشار قابل تنظیم (قابلیت تولید رنگ های مختلف) و آستانه انتشار لیزر بسیار کم تحت پمپاژ نوری (یعنی شرایط نور{3}) برجسته می شوند، که آنها را برای کاربردهای فناوری بسیار امیدوارکننده می کند.
با این حال، توسعه لیزر پروسکایت با هدایت الکتریکی بزرگترین چالش در زمینه اپتوالکترونیک پروسکایت و هدفی است که توسط تیم های تحقیقاتی متعدد در سراسر جهان دنبال می شود.
"برای دستیابی به انتشار لیزر الکتریکی، ما یک ساختار حفره دوگانه یکپارچه-اختراع کردیم. رویکرد ما شامل ادغام فشرده-یک زیرواحد LED پروسکایت میکروکاویت بالا با-تک-کریستال تک-کریستال ریزحفره پروسکایتی با کیفیت بالا است که در مقاله دیوید نویسنده مربوطه توضیح داده شده است." این دستگاه به طور موثر تعداد زیادی فوتون تولید شده توسط ال ای دی پروسکایت ریزحفره تحریک شده الکتریکی را در ریزحفره دوم جفت می کند و محیط تک کریستالی پروسکایت را برای تولید نور لیزر تحریک می کند. این لیزر یکپارچه از دو ریزحفره نوری با راندمان کوپلینگ بالا (82.7%) تشکیل شده است. تحت پالس های الکتریکی، زیرواحد LED پروسکایت ریزحفره ای حداکثر چگالی توان تابشی تقریباً 2.5×10 تولید می کند.4mW/cm2، معادل تابش فوق العاده-در حدود 2.0×105W/sr/m2. این قدرت نوری به طور موثر به ریزحفره پروسکایت تک کریستالی- منتقل می شود و از انتشار لیزر پشتیبانی می کند.
دی دیوید خاطرنشان کرد: «این لیزر نیمه هادی جدید پتانسیل فناوری قابل توجهی را نشان داده است. تحت تحریک الکتریکی، لیزر پروسکایت دارای جریان آستانه 92 A/cm است2، که مرتبه ای کمتر از بهترین لیزرهای آلی رانده الکتریکی است. علاوه بر این، لیزر پروسکایت الکتریکی دارای قابلیت تکرارپذیری و پایداری بهتری نسبت به لیزرهای آلی است و می تواند به مدولاسیون سریع در پهنای باند 36.2 مگاهرتز دست یابد.
لیزرهای پروسکایت الکتریکی را می توان در کاربردهای مختلفی مانند انتقال داده های نوری مورد استفاده قرار داد و می تواند به عنوان منابع نور منسجم در تراشه های فوتونیک یکپارچه و دستگاه های پوشیدنی عمل کند. این تیم دریافت که دستگاه را می توان به سرعت از طریق پالس های الکتریکی در پهنای باند 36.2 مگاهرتز مدوله کرد. این نرخ مدولاسیون با کاهش مساحت مؤثر دستگاه برای به حداقل رساندن ثابت-خازن مقاومت (RC) و استفاده از یک بستر سیلیکونی برای بهبود اتلاف گرما به دست میآید.
ژائو بائودان گفت: "در آینده، برای دستیابی به عملکرد دستگاه با سرعت بالا{1}}گیگاهرتز-باید بر محدودیت طول عمر تابش خود به خودی{0}} مقیاس نانوثانیه زیرواحد LED پروسکایت میکروکاویتی غلبه کنیم."
دی دیوید افزود: «انتقال از معماری «پمپسازی یکپارچه» فعلی به ساختار دیود لیزری سادهتر برای تحقیقات آینده کلیدی خواهد بود، زیرا کاربردهای اپتوالکترونیکی فشردهتر و مقیاسپذیرتر را ممکن میسازد.