Ефективні перовскітові лазери з розсіюванням тепла з використанням алмазної підкладки з високою теплопровідністю

Перевидано Платоном

читають: 0

Головна > прес > Ефективне тепловідведення перовскітних лазерів із використанням алмазної підкладки з високою теплопровідністю

На малюнку показана схема пропонованого лазера MAPbI3 з режимом шепочучої галереї (WGM) з оптичною накачкою, що містить трикутну нанопластинку MAPbI3, проміжний шар SiO2 і алмазну підкладку. КРЕДИТ © Science China Press

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
©Science China Press

Анотація:
Перовскітні лазери швидко досягли прогресу в розробці безперервної генерації із збудженням фемтосекундних імпульсів, що вважається критичним кроком до генерації з електричним збудженням. Після безперервної генерації при кімнатній температурі наступною метою є реалізація електричної генерації. У комерційно доступних електричних інжекційних лазерах традиційні епітаксійно вирощені монокристальні напівпровідники з як високою теплопровідністю κ, так і високою рухливістю носіїв заряду m зазвичай виявляють невеликий резистивний нагрів під впливом великого струму. Хоча перовскіти мають велику та збалансовану рухливість носіїв заряду, вони страждають від малих значень κ. Теплопровідність MAPbI3 становить 1-3 Вт м−1 К−1, що поступається GaAs (50 Вт м−1 К−1). Отже, тепло, перетворене внаслідок втрати енергії через нерадіаційні шляхи, не може ефективно розсіюватися. Ця помилка збільшить поріг генерації, оскільки носії займають ширший діапазон енергії при вищій температурі, розбавляючи інверсію населеності будь-якого даного переходу разом з іншими проблемами, такими як деградація та дефекти, викликані теплом. Найнижчий поріг електричного збудження перовскітного лазера з розподіленим зворотним зв'язком (DFB) досягає 24 мА см−2. Крім того, через інжекцію високого струму в звичайних перовскітових світлодіодних архітектурах, які використовуються для лазерних пристроїв, зовнішня квантова ефективність буде значно обмежена в умовах інжекції високого струму через нагрівання Джоуля. Отже, управління теплом є вузьким місцем для розробки лазерів з електричним приводом на основі перовскіту.

Ефективні тепловідвідні перовскітні лазери з використанням алмазної підкладки з високою теплопровідністю

Пекін, Китай | Опубліковано 14 квітня 2023 р

У цьому світлі група дослідників, у тому числі професор Гохуй Лі, професор Шенван Юй, професор Янься Цуй з Тайюанського технологічного університету та професор Кайбо Чжен з Лундського університету, продемонстрували перовскітний нанопластинковий лазер на алмазній підкладці, який може ефективно розсіюють тепло, що утворюється під час оптичної накачування. Продемонстрований лазер має добротність ~1962, поріг генерації 52.19 мкДж см−2. Щільне оптичне обмеження також реалізується шляхом введення тонкого проміжкового шару SiO2 між нанопластинками та алмазною підкладкою. Розподіл електричного поля всередині структур показує, що широкий проміжок SiO2 товщиною 200 нм створює, очевидно, менше поля витоку в алмазній підкладці, одночасно пропонуючи краще обмеження режиму всередині нанопластинки MAPbI3. Вони оцінили розсіювання тепла в перовскітних нанопластинкових лазерах на алмазній підкладці за змінами температури в умовах оптичного накачування. Лазер має низьку залежну від щільності накачки температурну чутливість (~0.56 ± 0.01 К см2 мкДж−1) через включення алмазної підкладки. Чутливість на один-два порядки нижча за значення для раніше зареєстрованих перовскітних нанодротяних лазерів на скляних підкладках. Алмазна підкладка з високою теплопровідністю дозволяє лазеру на нанопластинках працювати з високою щільністю накачування. Дослідження може надихнути на розробку перовскітних лазерів з електричним приводом. Ця робота була опублікована в SCIENCE CHINA Materials (https://doi.org/10.1007/s40843-022-2355-6)

Ця робота підтримана Національним фондом природничих наук Китаю (U21A20496, 61922060, 61775156, 61805172,12104334, 62174117, 61905173 та 202102150101007), Програмою ключових досліджень і розвитку провінції Шаньсі (2022), Інститутом Шаньсі-Чжеда Розширені матеріали та Програма хімічної інженерії (020SX-TD20210302123154), Фонд природничих наук провінції Шаньсі (20210302123169 та 2021), дослідницький проект, підтриманий Радою стипендій Шаньсі Китаю (033-2021), дослідницький проект, підтриманий Інститутом сучасних матеріалів Шаньсі-Жеда і хімічна інженерія (008SX-FR2020206), а також спеціальний проект «Впровадження талантів» міста Lvliang (Rc2020207 і Rc202006935009). Гуохуей Лі також висловлює подяку за підтримку з боку Ради стипендій Китаю (XNUMX).

####

Для отримання додаткової інформації натисніть тут

Контакти:
Контактна інформація для ЗМІ

Бей Янь
Science China Press
Експертний контакт

Гохуй Лі
Тайюаньський технологічний університет

Авторське право © Science China Press

Якщо у вас є коментар, будь ласка Контакти нам.

Видавці випусків новин, а не 7th Wave, Inc. або Nanotechnology Now, несуть повну відповідальність за точність змісту.

Закладка: