เลเซอร์ Perovskite กระจายความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพโดยใช้พื้นผิวเพชรที่มีการนำความร้อนสูง

เผยแพร่ซ้ำโดยเพลโต

ผู้ติดตาม: 0

หน้าแรก > ข่าวประชา > เลเซอร์เพอร์รอฟสไกต์กระจายความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพโดยใช้ซับสเตรตเพชรที่มีค่าการนำความร้อนสูง

รูปภาพแสดงแผนผังของเลเซอร์โหมดแกลเลอรีเสียงกระซิบ (WGM) MAPbI3 ที่ถูกปั๊มด้วยแสงที่เสนอ ซึ่งประกอบรวมด้วยนาโนเพลตเล็ต MAPbI3 ทรงสามเหลี่ยม ชั้นช่องว่าง SiO2 และซับสเตรตเพชร เครดิต
©สำนักพิมพ์วิทยาศาสตร์จีน

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
©สำนักพิมพ์วิทยาศาสตร์จีน

นามธรรม:
เลเซอร์ Perovskite มีความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วในการพัฒนาเลเซอร์เลเซอร์แบบกระตุ้นคลื่นต่อเนื่องจากเลเซอร์เลเซอร์แบบกระตุ้นด้วยคลื่นเฟมโตวินาที ซึ่งถือเป็นขั้นตอนสำคัญสู่เลเซอร์เลเซอร์แบบตื่นเต้น หลังจากการเลเซอร์เลเซอร์แบบต่อเนื่องที่อุณหภูมิห้อง เป้าหมายต่อไปคือการทำให้เลเซอร์เลเซอร์ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า ในเลเซอร์ฉีดไฟฟ้าที่มีวางจำหน่ายทั่วไป เซมิคอนดักเตอร์ผลึกเดี่ยวแบบ epitaxis แบบดั้งเดิมที่มีทั้งค่าการนำความร้อนขนาดใหญ่ κ และการเคลื่อนย้ายตัวพาที่มีประจุสูง m มักจะแสดงความร้อนแบบต้านทานขนาดเล็กภายใต้การไหลของกระแสขนาดใหญ่ ในขณะที่เพอร์รอฟสกี้มีการเคลื่อนที่ของพาหะประจุขนาดใหญ่และสมดุล แต่พวกมันก็ประสบปัญหาจากค่า κ เพียงเล็กน้อย ค่าการนำความร้อนของ MAPbI3 คือ 1-3 W m−1 K−1 ซึ่งด้อยกว่าค่าการนำความร้อนของ GaAs (50 W m−1 K−1) ดังนั้นความร้อนที่ถูกแปลงจากการสูญเสียพลังงานผ่านวิถีที่ไม่แผ่รังสีจึงไม่สามารถกระจายออกไปได้อย่างมีประสิทธิภาพ ความล้มเหลวนี้จะเพิ่มเกณฑ์การปล่อยเลเซอร์เนื่องจากตัวพาใช้ช่วงพลังงานที่กว้างขึ้นที่อุณหภูมิสูงขึ้น ซึ่งจะทำให้การผกผันของการเปลี่ยนแปลงใดๆ ที่ให้มาเจือจางลง พร้อมกับปัญหาอื่นๆ เช่น การย่อยสลายและข้อบกพร่องที่เกิดจากความร้อน เกณฑ์การกระตุ้นด้วยไฟฟ้าต่ำสุดของเลเซอร์เปอร์รอฟสไกต์แบบกระจายป้อนกลับ (DFB) จะสูงถึง 24 mA cm−2 ยิ่งไปกว่านั้น เนื่องจากการฉีดกระแสสูงในสถาปัตยกรรมไดโอดเปล่งแสง perovskite ทั่วไปที่ใช้สำหรับอุปกรณ์เลเซอร์ ประสิทธิภาพควอนตัมภายนอกจะถูกจำกัดอย่างมีนัยสำคัญภายใต้สภาวะการฉีดกระแสสูงเนื่องจากการให้ความร้อนของจูล ดังนั้น การจัดการความร้อนจึงเป็นปัญหาคอขวดสำหรับการพัฒนาเลเซอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าที่ใช้เพอร์รอฟสไกต์

เลเซอร์ perovskite กระจายความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพโดยใช้ซับสเตรตเพชรที่มีค่าการนำความร้อนสูง

ปักกิ่ง ประเทศจีน | โพสต์เมื่อวันที่ 14 เมษายน 2023

ด้วยเหตุนี้ กลุ่มนักวิจัย รวมถึง Prof. Guohui Li, Prof. Shengwang Yu, Prof. Yanxia Cui จาก Taiyuan University of Technology และ Prof. Kaibo Zheng จาก Lund University ได้สาธิตเลเซอร์ perovskite nanoplatelet บนพื้นผิวเพชรที่สามารถทำได้ กระจายความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างการปั๊มด้วยแสงได้อย่างมีประสิทธิภาพ เลเซอร์ที่แสดงให้เห็นมีปัจจัย Q ที่ ~ 1962 ซึ่งเป็นเกณฑ์การเลเซอร์ที่ 52.19 μJ cm−2 การจำกัดทางแสงอย่างแน่นหนานั้นเกิดขึ้นได้จากการแนะนำชั้นช่องว่าง SiO2 บาง ๆ ระหว่างแผ่นนาโนนาโนและสารตั้งต้นของเพชร การกระจายตัวของสนามไฟฟ้าภายในโครงสร้างแสดงให้เห็นว่าช่องว่าง SiO2 กว้างที่มีความหนา 200 นาโนเมตร ทำให้เกิดสนามการรั่วไหลในซับสเตรตเพชรน้อยลงอย่างเห็นได้ชัด ขณะเดียวกันก็นำเสนอการจำกัดโหมดที่ดีขึ้นภายในนาโนเกล็ดเลือด MAPbI3 พวกเขาประเมินการกระจายความร้อนในเลเซอร์นาโนเกล็ดเลือดเพอรอฟสไกต์บนพื้นผิวเพชรโดยการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิภายใต้สภาวะการปั๊มด้วยแสง เลเซอร์มีความไวต่ออุณหภูมิขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของปั๊มต่ำ (~ 0.56 ± 0.01 K cm2 μJ−1) ผ่านการรวมตัวกันของสารตั้งต้นเพชร ความไวคือหนึ่งถึงสองคำสั่งที่มีขนาดต่ำกว่าค่าสำหรับเลเซอร์ perovskite nanowire ที่รายงานก่อนหน้านี้บนพื้นผิวแก้ว สารตั้งต้นเพชรที่มีการนำความร้อนสูงช่วยให้เลเซอร์นาโนเกล็ดเลือดทำงานที่ความหนาแน่นของปั๊มสูง การศึกษานี้สามารถสร้างแรงบันดาลใจในการพัฒนาเลเซอร์ perovskite ที่ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า งานนี้ตีพิมพ์ใน SCIENCE CHINA Materials (https://doi.org/10.1007/s40843-022-2355-6)

งานนี้ได้รับการสนับสนุนจากมูลนิธิวิทยาศาสตร์ธรรมชาติแห่งชาติของจีน (U21A20496, 61922060, 61775156, 61805172,12104334, 62174117 และ 61905173) โครงการวิจัยและพัฒนาที่สำคัญของมณฑลชานซี (202102150101007) สถาบันวัสดุขั้นสูงชานซี - เจ๋อต้าและ โปรแกรมวิศวกรรมเคมี (2022SX-TD020) มูลนิธิวิทยาศาสตร์ธรรมชาติของมณฑลชานซี (20210302123154 และ 20210302123169) โครงการวิจัยที่ได้รับการสนับสนุนโดยสภาทุนการศึกษาชานซีแห่งประเทศจีน (2021-033) โครงการวิจัยที่ได้รับการสนับสนุนโดย Shanxi-Zheda Institute of Advanced Materials และวิศวกรรมเคมี (2021SX-FR008) และการแนะนำโครงการพิเศษที่มีพรสวรรค์ของเมือง Lvliang (Rc2020206 และ Rc2020207) Guohui Li ยังรับทราบการสนับสนุนจาก China Scholarship Council (202006935009)

####

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมกรุณาคลิก โปรดคลิกที่นี่เพื่ออ่านรายละเอียดเพิ่มเติม

ติดต่อ:
ติดต่อสื่อ

เป่ยหยาน
สำนักพิมพ์วิทยาศาสตร์จีน
ติดต่อผู้เชี่ยวชาญ

กัวฮุ่ย ลี่
มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีไท่หยวน

ลิขสิทธิ์© Science China Press

หากคุณมีความคิดเห็นโปรด ติดต่อ เรา

ผู้ออกข่าวประชาสัมพันธ์ไม่ใช่ 7th Wave, Inc. หรือ Nanotechnology Now มีหน้าที่รับผิดชอบต่อความถูกต้องของเนื้อหา แต่เพียงผู้เดียว

บุ๊คมาร์ค: