Laser Perovskit Pembuangan Panas yang Efisien Menggunakan Substrat Berlian dengan Konduktivitas Termal Tinggi

Diterbitkan Ulang Oleh Plato

Followers: 0

Beranda > Tekan > Laser perovskit pembuangan panas yang efisien menggunakan substrat berlian dengan konduktivitas termal tinggi

Gambar tersebut menunjukkan skema laser mode galeri berbisik (WGM) MAPbI3 yang dipompa secara optik yang terdiri dari nanoplatelet MAPbI3 segitiga, lapisan celah SiO2, dan substrat berlian. KREDIT ©Science China Press

The figure shows the schematic of the proposed optically pumped MAPbI3 whispering gallery mode (WGM) laser comprising a triangular MAPbI3 nanoplatelet, a SiO2 gap layer, and a diamond substrate. CREDIT
© Science China Press

Abstrak:
Laser perovskit telah dengan cepat mencapai kemajuan dalam pengembangan penguat tereksitasi gelombang kontinu dari penguat tereksitasi pulsa femtodetik, yang dianggap sebagai langkah penting menuju penguat tereksitasi secara elektrik. Setelah penguat gelombang kontinu pada suhu kamar, tujuan selanjutnya adalah mewujudkan penguat yang digerakkan secara elektrik. Dalam laser injeksi listrik yang tersedia secara komersial, semikonduktor kristal tunggal epitaksi tradisional dengan konduktivitas termal besar κ dan mobilitas pembawa muatan tinggi m biasanya menunjukkan pemanasan resistif kecil di bawah aliran arus besar. Meskipun perovskit memiliki mobilitas pembawa muatan yang besar dan seimbang, perovskit memiliki nilai κ yang kecil. Konduktivitas termal MAPbI3 adalah 1-3 W m−1 K−1, lebih rendah dibandingkan GaAs (50 W m−1 K−1). Oleh karena itu, panas yang diubah dari kehilangan energi melalui jalur nonradiatif tidak dapat dihilangkan secara efektif. Kegagalan ini akan meningkatkan ambang batas penguat karena pembawa menempati rentang energi yang lebih luas pada suhu yang lebih tinggi, sehingga mengurangi inversi populasi pada setiap transisi tertentu serta masalah lain seperti degradasi dan cacat yang disebabkan oleh panas. Ambang eksitasi listrik terendah dari laser perovskit umpan balik terdistribusi (DFB) akan mencapai 24 mA cm−2. Selain itu, karena injeksi arus tinggi dalam arsitektur dioda pemancar cahaya perovskit konvensional yang digunakan untuk perangkat laser, efisiensi kuantum eksternal akan dibatasi secara signifikan dalam kondisi injeksi arus tinggi karena pemanasan Joule. Oleh karena itu, pengelolaan panas merupakan hambatan dalam pengembangan laser bertenaga listrik berbasis perovskit.

Laser perovskit pembuangan panas yang efisien menggunakan substrat berlian dengan konduktivitas termal tinggi

Beijing, Tiongkok | Diposting pada 14 April 2023

Sehubungan dengan hal ini, sekelompok peneliti, termasuk Prof. Guohui Li, Prof. Shengwang Yu, Prof. Yanxia Cui dari Universitas Teknologi Taiyuan, dan Prof. Kaibo Zheng dari Universitas Lund, mendemonstrasikan laser nanoplatelet perovskit pada substrat berlian yang dapat secara efisien menghilangkan panas yang dihasilkan selama pemompaan optik. Laser yang didemonstrasikan memiliki faktor Q ~1962, ambang batas penguat sebesar 52.19 μJ cm−2. Pengurungan optik yang ketat juga diwujudkan dengan memperkenalkan lapisan celah SiO2 yang tipis antara nanoplatelet dan substrat berlian. Distribusi medan listrik di dalam struktur menunjukkan bahwa celah SiO2 yang lebar dengan ketebalan 200 nm menghasilkan medan kebocoran yang lebih sedikit pada substrat berlian, sekaligus mengusulkan pengurungan mode yang lebih baik dalam nanoplatelet MAPbI3. Mereka mengevaluasi pembuangan panas pada laser nanoplatelet perovskit pada substrat berlian dengan variasi suhu dalam kondisi pemompaan optik. Laser ini memiliki sensitivitas suhu yang bergantung pada kepadatan pompa yang rendah (~0.56 ± 0.01 K cm2 μJ−1) melalui penggabungan substrat berlian. Sensitivitasnya satu hingga dua kali lipat lebih rendah dari nilai laser kawat nano perovskit yang dilaporkan sebelumnya pada substrat kaca. Substrat berlian dengan konduktivitas termal yang tinggi memungkinkan laser nanoplatelet beroperasi pada kepadatan pompa yang tinggi. Studi ini dapat menginspirasi pengembangan laser perovskit yang digerakkan secara elektrik. Karya ini diterbitkan di SCIENCE CHINA Materials (https://doi.org/10.1007/s40843-022-2355-6)

Pekerjaan ini didukung oleh National Science Science Foundation of China (U21A20496, 61922060, 61775156, 61805172,12104334, 62174117, dan 61905173), Program Penelitian Utama Shanxi (202102150101007. Program Teknik Kimia (2022SX-TD020), Yayasan Ilmu Pengetahuan Alam Provinsi Shanxi (20210302123154 dan 20210302123169), Proyek Penelitian Didukung oleh Dewan Beasiswa Shanxi Tiongkok (2021-033), Proyek Penelitian Didukung oleh Institut Material Lanjutan Shanxi-Zheda dan Teknik Kimia (2021SX-FR008), dan Proyek Khusus Pengenalan Bakat Kota Lvliang (Rc2020206 dan Rc2020207). Guohui Li juga mengakui dukungan dari China Scholarship Council (202006935009).

####

Untuk informasi lebih lanjut, silakan klik di sini

Kontak:
kontak Media

Be Yan
Sains China Press
Kontak Ahli

Guohui Li
Universitas Teknologi Taiyuan

Hak Cipta © Science China Press

Jika Anda punya komentar, silakan Kontak kita.

Penerbit rilis berita, bukan 7th Wave, Inc. atau Nanotechnology Now, semata-mata bertanggung jawab atas keakuratan konten.

Bookmark: