Effektiv varmeafledning perovskite lasere ved hjælp af et diamantsubstrat med høj termisk ledningsevne

Genudgivet af Platon

Abonnenter: 0

Home > Presse > Effektiv varmeafledning perovskit-lasere ved hjælp af et diamantsubstrat med høj termisk ledningsevne

Figuren viser skemaet af den foreslåede optisk pumpede MAPbI3 whispering gallery mode (WGM) laser omfattende en trekantet MAPbI3 nanoplade, et SiO2 mellemrumslag og et diamantsubstrat. KREDIT
©Science China Press

Abstract:
Perovskite-lasere har hurtigt opnået fremskridt med at udvikle kontinuert bølge exciteret lasering fra en femtosekund puls exciteret lasering, som betragtes som et kritisk skridt hen imod elektrisk exciteret lasering. Efter kontinuerlig bølgelasing ved stuetemperatur er det næste mål at realisere elektrisk drevet lasering. I kommercielt tilgængelige elektriske injektionslasere udviser traditionelle epitaksialdyrkede enkeltkrystalhalvledere med både stor termisk ledningsevne κ og høj ladningsbærermobilitet m sædvanligvis lille resistiv opvarmning under stor strømstrøm. Mens perovskitter har store og afbalancerede ladningsbærermobiliteter, lider de af små κ-værdier. Den termiske ledningsevne af MAPbI3 er 1-3 W m−1 K−1, hvilket er ringere end GaAs (50 W m−1 K−1). Derfor kan varme omdannet fra energitab gennem ikke-strålingsveje ikke bortledes effektivt. Denne fejl vil øge laseringstærsklen, da bærere optager et bredere energiområde ved en højere temperatur, hvilket fortynder populationsinversionen af enhver given overgang sammen med andre problemer såsom nedbrydning og varmeinducerede defekter. Den laveste elektriske excitationstærskel for en distribueret-feedback (DFB) perovskitlaser ville være så høj som 24 mA cm−2. På grund af høj strømindsprøjtning i konventionelle perovskit lysemitterende diodearkitekturer, der anvendes til laseranordninger, ville den eksterne kvanteeffektivitet desuden være betydeligt begrænset under høje strømindsprøjtningsforhold på grund af Joule-opvarmning. Derfor er varmestyring en flaskehals for udvikling af perovskit-baserede elektrisk drevne lasere.

Effektive varmeafledning perovskite lasere ved hjælp af et diamantsubstrat med høj termisk ledningsevne

Beijing, Kina | Udgivet den 14. april 2023

I dette lys demonstrerede en gruppe forskere, herunder prof. Guohui Li, prof. Shengwang Yu, prof. Yanxia Cui fra Taiyuan University of Technology og prof. Kaibo Zheng fra Lunds universitet, en perovskit nanopladelaser på et diamantsubstrat, der kan effektivt sprede varme genereret under optisk pumpning. Den demonstrerede laser har en Q-faktor på ~1962, en lasertærskel på 52.19 μJ cm−2. Tæt optisk indeslutning opnås også ved at indføre et tyndt SiO2 mellemrumslag mellem nanoplader og diamantsubstratet. Elektriske feltfordelinger inde i strukturerne viser, at et bredt SiO2-gab på 200 nm i tykkelse producerer åbenbart mindre lækagefelt i diamantsubstratet, hvilket samtidig foreslår bedre modusindeslutning i MAPbI3 nanopladen. De evaluerede varmeafgivelsen i perovskit nanoblodpladelasere på diamantsubstratet ved temperaturvariationer under optiske pumpeforhold. Laseren har en lav pumpetæthed-afhængig temperaturfølsomhed (~0.56 ± 0.01 K cm2 μJ−1) gennem inkorporeringen af diamantsubstratet. Følsomheden er en til to størrelsesordener lavere end værdierne for tidligere rapporterede perovskit nanotrådlasere på glassubstrater. Diamantsubstratet med høj termisk ledningsevne gør det muligt for nanopladelaseren at arbejde ved en høj pumpetæthed. Undersøgelsen kunne inspirere til udviklingen af elektrisk drevne perovskit-lasere. Dette arbejde blev offentliggjort i SCIENCE CHINA Materials (https://doi.org/10.1007/s40843-022-2355-6)

Dette arbejde blev støttet af Kinas National Natural Science Foundation (U21A20496, 61922060, 61775156, 61805172,12104334, 62174117 og 61905173), Key Research and Development Program of Shanxi Province of Shanxi Province Advanced (202102150101007, Shanxi-provinsen) s og Chemical Engineering Program (2022SX-TD020), Natural Science Foundation of Shanxi Province (20210302123154 og 20210302123169), forskningsprojektet støttet af Shanxi Scholarship Council of China (2021-033), forskningsprojektet støttet af Shanxi-Zheda Institute of Advanced og Kemiteknik (2021SX-FR008) og Specialprojektet Introduktion af Talenter i Lvliang City (Rc2020206 og Rc2020207). Guohui Li anerkender også støtten fra China Scholarship Council (202006935009).

####

For mere information, klik link.

Kontaktpersoner:
Media Kontakt

Bei Yan
Science China Press
Ekspertkontakt

Guohui Li
Taiyuan teknologiske universitet

Hvis du har en kommentar, tak Kontakt os.

Udstedere af nyhedsudgivelser, ikke 7th Wave, Inc. eller Nanotechnology Now, er alene ansvarlige for indholdets nøjagtighed.

Bogmærke: