Efficiënte perovskietlasers voor warmteafvoer met behulp van een diamantsubstraat met hoge thermische geleidbaarheid

Heruitgegeven door Plato

volgers: 0

Home > Media > Efficiënte perovskietlasers voor warmteafvoer met behulp van een diamantsubstraat met hoge thermische geleidbaarheid

De figuur toont het schema van de voorgestelde optisch gepompte MAPbI3-laser in fluistergalerijmodus (WGM), bestaande uit een driehoekig MAPbI3-nanoplaatje, een SiO2-spleetlaag en een diamantsubstraat. CREDIT
© Science China Press

Abstract:
Perovskietlasers hebben snel vooruitgang geboekt bij het ontwikkelen van continu-golf-aangeslagen laserwerking vanuit een femtoseconde-puls-aangeslagen laserwerking, wat wordt beschouwd als een cruciale stap in de richting van elektrisch aangeslagen laserwerking. Na het continugolflaseren bij kamertemperatuur is het volgende doel het realiseren van elektrisch aangedreven laserlassen. In in de handel verkrijgbare elektrische injectielasers vertonen traditionele epitaxiaal gegroeide monokristallijne halfgeleiders met zowel een grote thermische geleidbaarheid K als een hoge ladingsdragermobiliteit m gewoonlijk een kleine weerstandsverwarming onder een grote stroomsterkte. Hoewel perovskieten grote en evenwichtige ladingsdragermobiliteiten bezitten, lijden ze aan kleine κ-waarden. De thermische geleidbaarheid van MAPbI3 bedraagt 1-3 W m−1 K−1, wat lager is dan die van GaAs (50 W m−1 K−1). Daarom kan warmte die wordt omgezet uit energieverlies via niet-stralingsroutes niet effectief worden afgevoerd. Dit falen zal de laserdrempel verhogen omdat dragers een breder energiebereik bezetten bij een hogere temperatuur, waardoor de populatie-inversie van een bepaalde transitie wordt verwaterd, samen met andere problemen zoals degradatie en door hitte geïnduceerde defecten. De laagste elektrische excitatiedrempel van een perovskietlaser met gedistribueerde feedback (DFB) zou oplopen tot 24 mA cm−2. Bovendien zou, als gevolg van de hoge stroominjectie in conventionele perovskiet lichtgevende diode-architecturen die worden gebruikt voor laserapparaten, de externe kwantumefficiëntie aanzienlijk worden beperkt onder hoge stroominjectieomstandigheden als gevolg van Joule-verwarming. Daarom is warmtebeheer een knelpunt voor de ontwikkeling van op perovskiet gebaseerde elektrisch aangedreven lasers.

Efficiënte perovskietlasers met warmteafvoer met behulp van een diamantsubstraat met hoge thermische geleidbaarheid

Peking, China | Geplaatst op 14 april 2023

In dit licht demonstreerde een groep onderzoekers, waaronder prof. Guohui Li, prof. Shengwang Yu, prof. Yanxia Cui van de Taiyuan University of Technology, en prof. Kaibo Zheng van de Lund Universiteit, een perovskiet-nanoplaatjeslaser op een diamantsubstraat dat efficiënt warmte afvoeren die wordt gegenereerd tijdens optisch pompen. De gedemonstreerde laser heeft een Q-factor van ~1962 en een laserdrempel van 52.19 μJ cm−2. Strakke optische opsluiting wordt ook gerealiseerd door het introduceren van een dunne SiO2-spleetlaag tussen nanoplaatjes en het diamantsubstraat. Elektrische veldverdelingen binnen de structuren laten zien dat een brede SiO2-opening van 200 nm dik duidelijk minder lekveld in het diamantsubstraat produceert, wat tegelijkertijd een betere modusopsluiting binnen het MAPbI3-nanoplaatje voorstelt. Ze evalueerden de warmtedissipatie in perovskiet-nanoplaatjeslasers op het diamantsubstraat door temperatuurvariaties onder optische pompomstandigheden. De laser heeft een lage pompdichtheidsafhankelijke temperatuurgevoeligheid (~0.56 ± 0.01 K cm2 μJ−1) dankzij de integratie van het diamantsubstraat. De gevoeligheid is één tot twee ordes van grootte lager dan de waarden voor eerder gerapporteerde perovskiet nanodraadlasers op glassubstraten. Het diamantsubstraat met hoge thermische geleidbaarheid zorgt ervoor dat de nanoplaatjeslaser met een hoge pompdichtheid kan werken. De studie zou de ontwikkeling van elektrisch aangedreven perovskietlasers kunnen inspireren. Dit werk is gepubliceerd in SCIENCE CHINA Materials (https://doi.org/10.1007/s40843-022-2355-6)

This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (U21A20496, 61922060, 61775156, 61805172,12104334, 62174117, and 61905173), the Key Research and Development Program of Shanxi Province (202102150101007), Shanxi-Zheda Institute of Advanced Materials and Chemical Engineering Program (2022SX-TD020), de Natural Science Foundation van de provincie Shanxi (20210302123154 en 20210302123169), het onderzoeksproject ondersteund door Shanxi Scholarship Council of China (2021-033), het onderzoeksproject ondersteund door Shanxi-Zheda Institute of Advanced Materials en chemische technologie (2021SX-FR008), en het introductieproject voor speciale talenten van de stad Lvliang (Rc2020206 en Rc2020207). Guohui Li erkent ook de steun van de China Scholarship Council (202006935009).

####

Voor meer informatie, klik hier

Kontakte:
Medienkontakt

Bei Yan
Wetenschap China Press
Contactpersoon voor experts

Guohui Li
Technische Universiteit van Taiyuan

Auteursrecht © Science China Press

Als u een opmerking heeft, alstublieft Neem contact op met ons op.

Uitgevers van nieuwsberichten, niet 7th Wave, Inc. of Nanotechnology Now, zijn zelf verantwoordelijk voor de juistheid van de inhoud.

Bladwijzer: