Effektiv värmeavledning perovskitlasrar som använder ett diamantsubstrat med hög värmeledningsförmåga

Återutgiven av Platon

anhängare: 0

Hem > Presse > Effektiv värmeavledning perovskitlasrar som använder ett diamantsubstrat med hög värmeledningsförmåga

Figuren visar schemat för den föreslagna optiskt pumpade MAPbI3 whispering gallery mode (WGM) lasern som omfattar en triangulär MAPbI3 nanoplatelet, ett SiO2 gaplager och ett diamantsubstrat. KREDITERA
© Science China Press

Sammanfattning:
Perovskitlasrar har snabbt uppnått framsteg när det gäller att utveckla kontinuerlig vågexciterad lasring från en femtosekundspulsexciterad lasring, vilket anses vara ett kritiskt steg mot elektriskt exciterad lasring. Efter kontinuerlig våglasing vid rumstemperatur är nästa mål att realisera elektriskt driven lasring. I kommersiellt tillgängliga elektriska injektionslasrar uppvisar traditionella epitaxiellt odlade enkristallhalvledare med både stor värmeledningsförmåga κ och hög laddningsbärarmobilitet m vanligtvis liten resistiv uppvärmning under stort strömflöde. Medan perovskiter har stora och balanserade laddningsbärares rörlighet, lider de av små κ-värden. Värmeledningsförmågan för MAPbI3 är 1-3 W m−1 K−1, vilket är sämre än GaAs (50 W m−1 K−1). Följaktligen kan värme som omvandlas från energiförlust genom icke-strålningsvägar inte avledas effektivt. Detta fel kommer att öka lasringströskeln eftersom bärare upptar ett bredare energiområde vid en högre temperatur, vilket späder ut populationsinversionen av en given övergång tillsammans med andra problem såsom nedbrytning och värmeinducerade defekter. Den lägsta elektriska excitationströskeln för en distribuerad återkoppling (DFB) perovskitlaser skulle vara så hög som 24 mA cm−2. Dessutom, på grund av hög ströminjektion i konventionella perovskit lysdiodarkitekturer som används för laseranordningar, skulle den externa kvanteffektiviteten vara avsevärt begränsad under förhållanden med hög ströminsprutning på grund av Joule-uppvärmning. Därför är värmehantering en flaskhals för att utveckla perovskitbaserade elektriskt drivna lasrar.

Effektiva värmeavlednings-perovskitlasrar som använder ett diamantsubstrat med hög värmeledningsförmåga

Peking, Kina | Postat den 14 april 2023

Mot denna bakgrund demonstrerade en grupp forskare, inklusive professor Guohui Li, professor Shengwang Yu, professor Yanxia Cui från Taiyuan University of Technology och professor Kaibo Zheng vid Lunds universitet, en perovskit nanoplateletlaser på ett diamantsubstrat som kan effektivt avleda värme som genereras under optisk pumpning. Den visade lasern har en Q-faktor på ~1962, en lasringströskel på 52.19 μJ cm−2. Tät optisk inneslutning uppnås också genom att införa ett tunt SiO2-gapskikt mellan nanoplatelets och diamantsubstratet. Elektriska fältfördelningar inuti strukturerna visar att ett brett SiO2-gap på 200 nm i tjocklek producerar uppenbarligen mindre läckfält i diamantsubstratet, vilket samtidigt föreslår bättre modinneslutning inom MAPbI3 nanoplatelet. De utvärderade värmeavledningen i perovskit nanoplateletlasrar på diamantsubstratet genom temperaturvariationer under optiska pumpförhållanden. Lasern har en låg pumpdensitetsberoende temperaturkänslighet (~0.56 ± 0.01 K cm2 μJ−1) genom inkorporeringen av diamantsubstratet. Känsligheten är en till två storleksordningar lägre än värdena för tidigare rapporterade perovskit nanotrådslasrar på glassubstrat. Diamantsubstratet med hög termisk ledningsförmåga gör det möjligt för nanoplateletlasern att arbeta med en hög pumpdensitet. Studien skulle kunna inspirera till utvecklingen av elektriskt drivna perovskitlasrar. Detta arbete publicerades i SCIENCE CHINA Materials (https://doi.org/10.1007/s40843-022-2355-6)

Detta arbete stöddes av National Natural Science Foundation of China (U21A20496, 61922060, 61775156, 61805172,12104334, 62174117 och 61905173), Key Research and Development Program of Shanxi Province of Shanxi Province (202102150101007a2022xi-provinsen) Avancerat material och Chemical Engineering Program (020SX-TD20210302123154), Natural Science Foundation of Shanxi Province (20210302123169 och 2021), forskningsprojektet som stöds av Shanxi Scholarship Council of China (033-2021), forskningsprojektet som stöds av Shanxi-Zheda Institute of Advanced och kemiteknik (008SX-FR2020206), och specialprojektet Introduktion av talanger i Lvliang City (Rc2020207 och Rc202006935009). Guohui Li erkänner också stödet från China Scholarship Council (XNUMX).

####

För mer information, klicka på här.

Kontaktpersoner:
Media Kontakt

Bei Yan
Science China Press
Expertkontakt

Guohui Li
Taiyuan tekniska universitet

Om du har en kommentar, snälla Kontakta oss oss.

Emittenter av nyhetsmeddelanden, inte 7th Wave, Inc. eller Nanotechnology Now, är ensamma ansvariga för innehållets noggrannhet.

Bokmärke: