Yüksek Termal İletkenliğe Sahip Elmas Substrat Kullanan Verimli Isı Dağılımı Perovskite Lazerler

Plato tarafından yeniden yayınlandı

İzleyiciler: 0

Ana Sayfa > Basın > Yüksek termal iletkenliğe sahip bir elmas alt tabaka kullanan verimli ısı dağıtma perovskite lazerler

Şekil, bir üçgen MAPbI3 nanoplatelet, bir Si3 boşluk katmanı ve bir elmas substrat içeren önerilen optik olarak pompalanan MAPbI2 fısıldayan galeri modu (WGM) lazerinin şemasını göstermektedir. KREDİ
© Science China Press

Özet:
Perovskite lazerler, elektriksel olarak uyarılmış lazere doğru kritik bir adım olarak kabul edilen bir femtosaniye darbe uyarımlı lazerden sürekli dalga uyarımlı lazer geliştirmede hızla ilerleme kaydetmiştir. Oda sıcaklığında sürekli dalga lazerinden sonra, bir sonraki hedef elektrikle çalışan lazeri gerçekleştirmektir. Ticari olarak temin edilebilen elektrik enjeksiyon lazerlerinde, hem büyük termal iletkenlik κ hem de yüksek yük taşıyıcı hareketliliği m olan geleneksel epitaksiyel büyütülmüş tek kristal yarı iletkenler, genellikle büyük akım akışı altında küçük dirençli ısıtma sergiler. Perovskitler, büyük ve dengeli yük taşıyıcı hareketliliklerine sahipken, küçük κ değerlerinden muzdariptirler. MAPbI3'ün termal iletkenliği 1-3 W m-1 K-1'dir, bu GaAs'ınkinden (50 W m-1 K-1) daha düşüktür. Bu nedenle, enerji kaybından ışınımsal olmayan yollarla dönüştürülen ısı etkili bir şekilde dağıtılamaz. Taşıyıcılar daha yüksek bir sıcaklıkta daha geniş bir enerji aralığını işgal ettikçe, bu başarısızlık kalıcı eşiği artıracak ve bozulma ve ısı kaynaklı kusurlar gibi diğer problemlerle birlikte herhangi bir geçişin popülasyon tersini seyreltecektir. Dağıtılmış geri bildirim (DFB) perovskite lazerin en düşük elektrik uyarma eşiği 24 mA cm-2 kadar yüksek olacaktır. Ayrıca, lazer cihazları için kullanılan geleneksel perovskite ışık yayan diyot mimarilerindeki yüksek akım enjeksiyonu sayesinde, harici kuantum verimliliği, Joule ısıtması nedeniyle yüksek akım enjeksiyon koşulları altında önemli ölçüde kısıtlanacaktır. Bu nedenle, ısı yönetimi, perovskite bazlı elektrikle çalışan lazerlerin geliştirilmesi için bir darboğazdır.

Yüksek termal iletkenliğe sahip bir elmas alt tabaka kullanan verimli ısı dağılımı perovskite lazerler

Pekin, Çin | 14 Nisan 2023 tarihinde yayınlandı

Bu bağlamda, Taiyuan Teknoloji Üniversitesi'nden Prof. Guohui Li, Prof. Shengwang Yu, Prof. Yanxia Cui ve Lund Üniversitesi'nden Prof. Kaibo Zheng'in de aralarında bulunduğu bir grup araştırmacı, elmas bir substrat üzerinde, optik pompalama sırasında üretilen ısıyı verimli bir şekilde dağıtır. Gösterilen lazer, ~1962'lik bir Q faktörüne, 52.19 μJ cm-2'lik bir lazer eşiğine sahiptir. Sıkı optik hapsetme, nanoplateletler ve elmas substrat arasına ince bir SiO2 boşluk katmanı eklenerek de gerçekleştirilir. Yapıların içindeki elektrik alan dağılımları, 2 nm kalınlığında geniş bir SiO200 aralığının, elmas substratta belirgin şekilde daha az sızıntı alanı ürettiğini ve aynı anda MAPbI3 nanoplatelet içinde daha iyi mod sınırlaması önerdiğini göstermektedir. Elmas substrat üzerindeki perovskite nanoplatelet lazerlerdeki ısı dağılımını, optik pompalama koşulları altındaki sıcaklık değişimleriyle değerlendirdiler. Lazer, elmas alt tabakanın dahil edilmesi yoluyla pompa yoğunluğuna bağlı düşük bir sıcaklık hassasiyetine (~0.56 ± 0.01 K cm2 μJ-1) sahiptir. Duyarlılık, cam yüzeyler üzerinde daha önce bildirilen perovskite nanotel lazerler için değerlerden bir ila iki kat daha düşüktür. Yüksek termal iletkenliğe sahip elmas substrat, nanoplatelet lazerin yüksek pompa yoğunluğunda çalışmasını sağlar. Çalışma, elektrikle çalışan perovskite lazerlerin geliştirilmesine ilham verebilir. Bu çalışma SCIENCE CHINA Materials'da yayınlandı (https://doi.org/10.1007/s40843-022-2355-6)

Bu çalışma Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (U21A20496, 61922060, 61775156, 61805172,12104334, 62174117 ve 61905173), Shanxi Province'in temel araştırma ve geliştirme programı (202102150101007), Shanced ve geliştirme programı tarafından desteklenmiştir. Kimya Mühendisliği Programı (2022SX-TD020), Shanxi Eyaleti Doğa Bilimleri Vakfı (20210302123154 ve 20210302123169), Çin Shanxi Burs Konseyi Tarafından Desteklenen Araştırma Projesi (2021-033), Shanxi-Zheda Institute of Advanced Materials Tarafından Desteklenen Araştırma Projesi ve Kimya Mühendisliği (2021SX-FR008) ve Lvliang Şehri Yetenek Özel Projesinin Tanıtımı (Rc2020206 ve Rc2020207). Guohui Li ayrıca Çin Burs Konseyi'nin (202006935009) desteğini kabul eder.

####

Daha fazla bilgi için lütfen tıklayın okuyun

İletişim:
Medya İletişim

Bei Yan
Bilim Çin Basın
Uzman İletişim

Guohui Li
Taiyuan Teknoloji Üniversitesi

Telif Hakkı © Science China Press

Bir yorumunuz varsa, lütfen İletişim bize.

7th Wave, Inc. veya Nanotechnology Now değil, haber bültenleri yayıncıları yalnızca içeriğin doğruluğundan sorumludur.

Yer imi: