Effektiv varmespredning perovskittlasere som bruker et diamantsubstrat med høy termisk ledningsevne

Publisert av Platon

Følgere: 0

Hjemprodukt > Press > Effektiv varmespredning perovskittlasere ved bruk av et diamantsubstrat med høy termisk ledningsevne

Figuren viser skjemaet av den foreslåtte optisk pumpede MAPbI3 whispering gallery mode (WGM) laseren som omfatter en trekantet MAPbI3 nanoplate, et SiO2 gap lag og et diamantsubstrat. KREDITT
© Science China Press

Abstrakt:
Perovskittlasere har raskt oppnådd fremskritt i å utvikle kontinuerlig-bølge-eksitert lasering fra en femtosekundpuls-eksitert lasering, som anses som et kritisk skritt mot elektrisk eksitert lasering. Etter kontinuerlig bølgelasing ved romtemperatur er neste mål å realisere elektrisk drevet lasering. I kommersielt tilgjengelige elektriske injeksjonslasere viser tradisjonelle epitaksialdyrkede enkrystallhalvledere med både stor termisk ledningsevne κ og høy ladningsbærermobilitet m vanligvis liten resistiv oppvarming under stor strømflyt. Mens perovskitter har stor og balansert ladningsbærermobilitet, lider de av små κ-verdier. Den termiske ledningsevnen til MAPbI3 er 1-3 W m−1 K−1, som er dårligere enn GaAs (50 W m−1 K−1). Derfor kan ikke varme konvertert fra energitap gjennom ikke-strålingsveier effektivt spres. Denne feilen vil øke laserterskelen ettersom bærere okkuperer et bredere energiområde ved høyere temperatur, og fortynner populasjonsinversjonen av en gitt overgang sammen med andre problemer som nedbrytning og varmeinduserte defekter. Den laveste elektriske eksitasjonsterskelen for en distribuert-feedback (DFB) perovskittlaser vil være så høy som 24 mA cm−2. På grunn av høy strøminjeksjon i konvensjonelle perovskitt lysemitterende diodearkitekturer som brukes for laserenheter, vil den eksterne kvanteeffektiviteten bli betydelig begrenset under høye strøminjeksjonsforhold på grunn av Joule-oppvarming. Derfor er varmestyring en flaskehals for utvikling av perovskittbaserte elektrisk drevne lasere.

Effektiv varmespredning perovskittlasere ved bruk av et diamantsubstrat med høy termisk ledningsevne

Beijing, Kina | Lagt ut 14. april 2023

I dette lyset demonstrerte en gruppe forskere, inkludert prof. Guohui Li, prof. Shengwang Yu, prof. Yanxia Cui fra Taiyuan University of Technology og prof. Kaibo Zheng fra Lunds universitet, en perovskitt nanoplatelaser på et diamantsubstrat som kan effektivt spre varme generert under optisk pumping. Den demonstrerte laseren har en Q-faktor på ~1962, en laserterskel på 52.19 μJ cm−2. Tett optisk inneslutning oppnås også ved å introdusere et tynt SiO2-gaplag mellom nanoplater og diamantsubstratet. Elektriske feltfordelinger inne i strukturene viser at et bredt SiO2-gap på 200 nm i tykkelse produserer tydeligvis mindre lekkasjefelt i diamantsubstratet, og foreslår samtidig bedre modus inneslutning i MAPbI3 nanoplatelet. De evaluerte varmespredningen i perovskitt nanoplateletlasere på diamantsubstratet ved temperaturvariasjoner under optiske pumpeforhold. Laseren har en lav pumpetetthetsavhengig temperaturfølsomhet (~0.56 ± 0.01 K cm2 μJ−1) gjennom inkorporering av diamantsubstratet. Følsomheten er en til to størrelsesordener lavere enn verdiene for tidligere rapporterte perovskitt nanotrådlasere på glassunderlag. Diamantsubstratet med høy termisk ledningsevne gjør at nanoplatelaseren kan operere med høy pumpetetthet. Studien kan inspirere til utvikling av elektrisk drevne perovskittlasere. Dette verket ble publisert i SCIENCE CHINA Materials (https://doi.org/10.1007/s40843-022-2355-6)

Dette arbeidet ble støttet av National Natural Science Foundation of China (U21A20496, 61922060, 61775156, 61805172,12104334, 62174117 og 61905173), Key Research and Development Program of Shanxi Province of Shanxi Province (202102150101007a2022xi-provinsen) Avanserte materialer og Chemical Engineering Program (020SX-TD20210302123154), Natural Science Foundation of Shanxi Province (20210302123169 og 2021), forskningsprosjektet støttet av Shanxi Scholarship Council of China (033-2021), forskningsprosjektet støttet av Shanxi-Zheda Institute of Advanced og kjemiteknikk (008SX-FR2020206), og spesialprosjektet Introduksjon av talenter i Lvliang City (Rc2020207 og Rc202006935009). Guohui Li anerkjenner også støtten fra China Scholarship Council (XNUMX).

####

For mer informasjon, klikk her.

Kontakter:
Mediekontakt

Bei Yan
Science China Press
Ekspertkontakt

Guohui Li
Taiyuan teknologiske universitet

Hvis du har en kommentar, vær så snill Kontakt oss.

Utstedere av nyhetsutgivelser, ikke 7th Wave, Inc. eller Nanotechnology Now, er alene ansvarlig for nøyaktigheten av innholdet.

Bokmerke: