Команда Сколтеха демонстрирует первый перовскитный поляритонный лазерный диод с электрической накачкой
Материал подготовлен искусственным интеллектом на основе нескольких источников — ссылки на оригиналы приведены ниже.
Команда под руководством Сколтеха впервые продемонстрировала перовскитный поляритонный лазерный диод с электрической накачкой, сообщается в журнале Nature. Устройство работает при пороговом токе 60 микроампер под непрерывным электрическим током. Достижение открывает путь к недорогим лазерным диодам для оптических сенсоров, высокоскоростных вычислений и нейроморфных систем.
Перовскитный поляритонный лазер
Исследователи интегрировали выращенный из раствора микрокристалл перовскита с электродами из одностенных углеродных нанотрубок внутри оптического микрорезонатора. С помощью двухэтапного протокола криогенного охлаждения подвижные ионы были заморожены, образуя стабильный p-i-n-диодный переход. Это позволило эффективно инжектировать носители заряда при пороговом токе всего 60 микроампер, что значительно ниже, чем у обычных полупроводниковых лазеров. Устройство испускало когерентный свет благодаря конденсации поляритонов в единое макроскопическое квантовое состояние.
Низкопороговый режим работы
Традиционные лазеры на основе растворов с электрической накачкой страдают от сильного перегрева при высоких плотностях тока, что приводит к деградации материала. Разработка команды Сколтеха обходит эту проблему за счёт использования экситон-поляритонов — гибридных частиц, которые конденсируются в бозе-эйнштейновское состояние и излучают при значительно меньших плотностях заряда. Инертные электроды из углеродных нанотрубок предотвратили нежелательные реакции на границе с перовскитом, а замороженный p-i-n-переход обеспечил стабильную инжекцию. В результате впервые была получена поляритонная лазерная генерация при непрерывном электрическом токе от полупроводника, полученного из раствора.
Шестидесятилетняя цель
Достижение лазерной генерации при прямой электрической накачке в материалах, получаемых из растворов, было ключевой целью оптоэлектроники на протяжении 60 лет, заявил ведущий автор исследования Анатолий Пушкарев из Центра фотоники Сколтеха. Прорыв, опубликованный в журнале Nature, открывает путь к дешёвым неэпитаксиальным лазерным диодам. Потенциальные применения включают оптические сенсоры, спектроскопию, высокоскоростные вычисления и энергоэффективные нейроморфные системы. В работе также участвовали исследователи из Университета ИТМО и НИУ ВШЭ.
1 источник
Время · отставание