en

Ученые представили самый маленький перовскитный нанолазер




Полученные перовскитные нанолазеры представляют собой кубические частицы размером 310 нм, которые излучают когерентный монохроматический (530 нм) свет при комнатной температуре. В современной области светоизлучающих полупроводников существует проблема «зеленого провала» - в зеленой области спектра происходит падение квантовой эффективности у стандартных полупроводниковых материалов для светодиодов. Попытки создания нанолазеров, излучающих в видимой области спектра, по примеру металл-диэлектрической технологии, используемой для создания лазеров, излучающих в инфракрасном спектре, не привели к тем же результатам - в большинстве металлов свет превращался в паразитные тепловые потери.

В данной работе исследователи отказались от хорошо известной технологии и использовали полностью диэлектрическую концепцию с применением материала перовскита, который обладает очень высоким показателем квантовой эффективности люминесценции в видимом диапазоне. Перовскитные монокристаллические нанокубы позволили объединить в себе свойства активной среды. Они способны генерировать лазерное излучение и одновременно являются оптическими резонаторами, что позволяет накапливать и удерживать электромагнитную энергию внутри себя долгое время.

Создание таких нанокубов с одной стороны является простой задачей, так как их можно получить химическим синтезом, а с другой стороны, получить одиночно расположенные нанокристаллы практически невозможно. Поэтому для данного случая был разработан двухстадийный химический синтез, благодаря которому стало возможно получить перовскитные нанокубы, расположенные на большом расстоянии друг от друга. При накачке нанолазеров фемтосекундными импульсами перовскитные кубики начинают работать как полноценный лазер даже при комнатной температуре.

Впервые было показано, что такие нанокубы излучают Ми резонансы третьего порядка, то есть возможно получение когерентного вынужденного излучения, если длина волны укладывается внутри частицы всего три раза. Данные перовскитные наночастицы крайне перспективны для создания оптических чипов, сенсоров и других приборов, использующих свет для передачи и обработки информации, в том числе и для элементов оптического компьютеров.

Над созданием перовскитных нанолазеров активно работали Кирилл Кошелев, Екатерина Тигунцева, Александра Фурасова (равный вклад), Сергей Макаров, а также коллеги из Австралийского Национального Университета, Технологического Университета Чалмерса и Техасского Университета в Далласе.

Статья опубликована в ACS Nano.

https://physics.itmo.ru/ru/news/uchenye-sozdali-samyy-malenkiy-poluprovodnikovyy-nanolazer-rabotayuschiy-v-vidimom-diapazone-pri-komnatnoy-temperature

https://nplus1.ru/news/2020/06/05/mie-resonant-nanoparticles

https://www.popmech.ru/science/news-587363-sozdan-samyy-malenkiy-poluprovodnikovyy-nanolazer/amp/