פיזור חום יעיל לייזר פרוסקיט באמצעות מצע יהלום בעל מוליכות תרמית גבוהה

הועלה מחדש על ידי אפלטון

עוקב: 0

עמוד הבית > חדשות ועדכונים > פיזור חום יעיל לייזר פרוסקיט באמצעות מצע יהלום בעל מוליכות תרמית גבוהה

האיור מציג את הסכימה של לייזר MAPbI3 הנשאב אופטית במצב גלריית לוחשות (WGM) הכולל ננו-לוחית MAPbI3 משולשת, שכבת פער SiO2 ומצע יהלום. אַשׁרַאי
©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

תקציר:
לייזרים מסוג Perovskite השיגו במהירות התקדמות בפיתוח לייזר מעורר גל מתמשך מלייזינג מעורר פולס פמט שנייה, הנחשב לשלב קריטי לקראת לייזר מעורר חשמלי. לאחר לייזר גל מתמשך בטמפרטורת החדר, המטרה הבאה היא לממש לייזר מונע חשמלי. בלייזרי הזרקה חשמליים זמינים מסחרית, מוליכים למחצה חד-גבישיים המסורתיים הגדלים באפיטקסי, עם מוליכות תרמית גדולה κ וגם ניידות גבוהה של נושאי מטען m, מציגים בדרך כלל חימום התנגדות קטן בזרימת זרם גדולה. בעוד לפרובסקיטים יש ניידות גדולה ומאוזנת של נושאי מטען, הם סובלים מערכי κ קטנים. המוליכות התרמית של MAPbI3 היא 1-3 W m−1 K−1, שהיא נחותה מזו של GaAs (50 W m−1 K−1). לפיכך, לא ניתן לפזר ביעילות חום שהומר מאובדן אנרגיה דרך מסלולים לא קרינה. כשל זה יגביר את סף הלייזר כאשר נשאים תופסים טווח אנרגיה רחב יותר בטמפרטורה גבוהה יותר, מה שידלל את היפוך האוכלוסייה של כל מעבר נתון יחד עם בעיות אחרות כמו השפלה ופגמים שנגרמו מחום. סף העירור החשמלי הנמוך ביותר של לייזר פרוסקיט מבוזר (DFB) יהיה גבוה כמו 24 mA cm−2. יתרה מכך, בשל הזרקת זרם גבוהה בארכיטקטורות של דיודות פולטות אור קונבנציונליות של פרוסקיט המשמשות למכשירי לייזר, היעילות הקוונטית החיצונית תהיה מוגבלת משמעותית בתנאי הזרקת זרם גבוה עקב חימום ג'ול. מכאן שניהול חום הוא צוואר בקבוק לפיתוח לייזרים מונעים חשמליים מבוססי פרוסקיט.

לייזר פרוסקיט יעיל לפיזור חום באמצעות מצע יהלום בעל מוליכות תרמית גבוהה

בייג'ינג, סין | פורסם ב-14 באפריל, 2023

לאור זה, קבוצת חוקרים, כולל פרופ' גואוהוי לי, פרופ' שנגואנג יו, פרופ' יאנשיה קוי מאוניברסיטת טאייואן, ופרופ' קאיבו ז'נג מאוניברסיטת לונד, הדגימו לייזר ננו-טסיות פרוסקיט על מצע יהלום שיכול לפזר ביעילות חום שנוצר במהלך שאיבה אופטית. הלייזר המודגם כולל גורם Q של ~1962, סף לייזר של 52.19 μJ cm−2. כליאה אופטית הדוקה מושגת גם על ידי החדרת שכבת מרווח SiO2 דקה בין טסיות ננו לבין מצע היהלום. התפלגות שדה חשמלית בתוך המבנים מראה שפער SiO2 רחב של 200 ננומטר בעובי מייצר ככל הנראה פחות שדה דליפה במצע היהלום, ובו זמנית מציע כליאת מצב טוב יותר בתוך לוחית הננו-MAPbI3. הם העריכו את פיזור החום בלייזרים ננו-טסיות פרובסקיט על מצע היהלום על ידי שינויים בטמפרטורה בתנאי שאיבה אופטיים. הלייזר כולל רגישות טמפרטורה נמוכה תלויה בצפיפות משאבה (~0.56 ± 0.01 K cm2 μJ−1) באמצעות שילוב מצע היהלום. הרגישות נמוכה בסדרי גודל אחד עד שניים מהערכים של לייזרים ננו-חוטי פרוסקיט שדווחו בעבר על מצעי זכוכית. מצע היהלום בעל מוליכות תרמית גבוהה מאפשר ללייזר הננו-טסיות לפעול בצפיפות משאבה גבוהה. המחקר יכול לעורר השראה לפיתוח של לייזרים פרוסקיט מונעים חשמלית. עבודה זו פורסמה ב- SCIENCE CHINA Materials (https://doi.org/10.1007/s40843-022-2355-6)

עבודה זו נתמכה על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (U21A20496, 61922060, 61775156, 61805172,12104334, 62174117, ו-61905173), תוכנית המחקר והפיתוח העיקרית של מחוז Shanxi-202102150101007, מכון מחקר ופיתוח מפתח של מחוז Shanxi-2022, s ו תוכנית הנדסה כימית (020SX-TD20210302123154), קרן מדעי הטבע של מחוז שנשי (20210302123169 ו-2021), פרויקט המחקר הנתמך על ידי מועצת המלגות של שאנשי בסין (033-2021), פרויקט המחקר הנתמך על ידי מכון שנג'י-ג'דה מתקדם והנדסה כימית (008SX-FR2020206), והפרויקט המיוחד של הצגת כשרונות של Lvliang City (Rc2020207 ו-Rc202006935009). Guohui Li גם מכיר בתמיכה ממועצת המלגות של סין (XNUMX).

####

לקבלת מידע נוסף, לחץ על כאן

ליצירת קשר:
מדיה צור קשר

ביי יאן
הוצאת מדע סין
איש קשר למומחה

גואוהוי לי
אוניברסיטת טאייואן לטכנולוגיה

זכויות יוצרים © Science China Press

אם יש לך תגובה בבקשה צרו קשר שלנו.

מנפיקי מהדורות חדשות, לא 7th Wave, Inc. או Nanotechnology Now, אחראים בלעדית לדיוק התוכן.

הפוך: