Efficient Heat Dissipation Perovskite Lasers Using A High-thermal-conductivity Diamond Substrate

Opublikowane ponownie przez Plato

Obserwuje: 0

Strona główna > Naciśnij przycisk > Wydajne lasery perowskitowe rozpraszające ciepło wykorzystujące podłoże diamentowe o wysokiej przewodności cieplnej

Rysunek przedstawia schemat proponowanego optycznie pompowanego lasera w trybie galerii szepczącej MAPbI3 (WGM), składającego się z trójkątnej nanopłytki MAPbI3, warstwy szczeliny SiO2 i podłoża diamentowego. KREDYT
© Science China Press

Abstrakcyjny:
Lasery perowskitowe szybko osiągnęły postęp w opracowywaniu lasera wzbudzonego falą ciągłą z lasera wzbudzonego impulsem femtosekundowym, co uważa się za krytyczny krok w kierunku lasera wzbudzonego elektrycznie. Po laserowaniu falą ciągłą w temperaturze pokojowej kolejnym celem jest uzyskanie lasera napędzanego elektrycznie. W dostępnych na rynku laserach z wtryskiem elektrycznym tradycyjne półprzewodniki monokrystaliczne hodowane epitaksjalnie, charakteryzujące się zarówno dużą przewodnością cieplną κ, jak i dużą ruchliwością nośnika ładunku m, zwykle wykazują niewielkie nagrzewanie rezystancyjne pod dużym przepływem prądu. Chociaż perowskity charakteryzują się dużą i zrównoważoną ruchliwością nośników ładunku, mają małe wartości κ. Przewodność cieplna MAPbI3 wynosi 1-3 W m−1 K−1 i jest gorsza niż GaAs (50 W m−1 K−1). W związku z tym ciepło powstałe w wyniku utraty energii drogami niepromieniującymi nie może zostać skutecznie rozproszone. Ta awaria zwiększy próg lasera, ponieważ nośniki zajmują szerszy zakres energii w wyższej temperaturze, osłabiając inwersję obsadzeń dowolnego przejścia wraz z innymi problemami, takimi jak degradacja i defekty wywołane ciepłem. Najniższy próg wzbudzenia elektrycznego lasera perowskitowego o rozproszonym sprzężeniu zwrotnym (DFB) wynosiłby aż 24 mA cm-2. Co więcej, ze względu na wtrysk wysokiego prądu w konwencjonalnych architekturach perowskitowych diod elektroluminescencyjnych stosowanych w urządzeniach laserowych, zewnętrzna wydajność kwantowa byłaby znacznie ograniczona w warunkach wtrysku wysokiego prądu z powodu ogrzewania Joule'a. Dlatego zarządzanie ciepłem stanowi wąskie gardło w opracowywaniu laserów napędzanych elektrycznie na bazie perowskitu.

Wydajne lasery perowskitowe rozpraszające ciepło wykorzystujące podłoże diamentowe o wysokiej przewodności cieplnej

Pekin, Chiny | Opublikowano 14 kwietnia 2023 r

W tym świetle grupa badaczy, w tym prof. Guohui Li, prof. Shengwang Yu, prof. Yanxia Cui z Politechniki Taiyuan i prof. Kaibo Zheng z Uniwersytetu w Lund, zademonstrowała perowskitowy laser nanopłytkowy na podłożu diamentowym, który może skutecznie odprowadzają ciepło powstające podczas pompowania optycznego. Zademonstrowany laser ma współczynnik Q ~1962, próg lasera 52.19 μJ cm-2. Ścisłe zamknięcie optyczne osiąga się również poprzez wprowadzenie cienkiej warstwy szczeliny SiO2 pomiędzy nanopłytkami a podłożem diamentowym. Rozkład pola elektrycznego wewnątrz struktur pokazuje, że szeroka szczelina SiO2 o grubości 200 nm wytwarza wyraźnie mniejsze pole wycieku w podłożu diamentowym, jednocześnie oferując lepsze zamknięcie modów w nanopłytce MAPbI3. Ocenili rozpraszanie ciepła w perowskitowych laserach nanopłytkowych na podłożu diamentowym na podstawie zmian temperatury w warunkach pompowania optycznego. Laser charakteryzuje się niską czułością temperaturową zależną od gęstości pompy (~0.56 ± 0.01 K cm2 μJ-1) dzięki włączeniu podłoża diamentowego. Czułość jest o jeden do dwóch rzędów wielkości niższa niż wartości wcześniej zgłoszonych perowskitowych laserów nanodrutowych na podłożach szklanych. Podłoże diamentowe o wysokiej przewodności cieplnej umożliwia działanie lasera nanopłytkowego przy dużej gęstości pompy. Badanie może zainspirować rozwój napędzanych elektrycznie laserów perowskitowych. Praca ta została opublikowana w SCIENCE CHINA Materials (https://doi.org/10.1007/s40843-022-2355-6)

Praca ta była wspierana przez Chińską Narodową Fundację Nauk Przyrodniczych (U21A20496, 61922060, 61775156, 61805172,12104334, 62174117 i 61905173), Kluczowy Program Badań i Rozwoju prowincji Shanxi (202102150101007), Instytut Zaawansowanych Materiałów Shanxi-Zheda i Program Inżynierii Chemicznej (2022SX-TD020), Fundacja Nauk Przyrodniczych prowincji Shanxi (20210302123154 i 20210302123169), projekt badawczy wspierany przez Chińską Radę Stypendialną Shanxi (2021-033), projekt badawczy wspierany przez Instytut Zaawansowanych Materiałów Shanxi-Zheda i inżynierii chemicznej (2021SX-FR008) oraz specjalny projekt „Wprowadzenie talentów” miasta Lvliang (Rc2020206 i Rc2020207). Guohui Li dziękuje również za wsparcie Chińskiej Rady Stypendialnej (202006935009).

####

Aby uzyskać więcej informacji, kliknij tutaj

Łączność:
Kontakt dla mediów

Bei Yan
Nauka Chińska Prasa .
Kontakt z ekspertem

Guohui Li
Uniwersytet Technologiczny w Taiyuan

Prawa autorskie © Science China Press

Jeśli masz komentarz, proszę Kontakt my.

Wydawcy komunikatów prasowych, a nie 7th Wave, Inc. lub Nanotechnology Now, ponoszą wyłączną odpowiedzialność za dokładność treści.

Zakładka: