پیکنگ یونیورسٹی نے 1 مربع مائیکرون سے چھوٹے پیرووسکائٹ مسلسل لیزر ذریعہ کا احساس کیا۔

پیکنگ یونیورسٹی ایک perovskite مسلسل احساس ہوالیزر ذریعہ1 مربع مائکرون سے چھوٹا
آن چپ آپٹیکل انٹر کنکشن (<10 fJ bit-1) کی کم توانائی کی کھپت کی ضرورت کو پورا کرنے کے لیے 1μm2 سے کم ڈیوائس ایریا کے ساتھ مسلسل لیزر سورس بنانا ضروری ہے۔تاہم، جیسے جیسے ڈیوائس کا سائز کم ہوتا ہے، آپٹیکل اور مادی نقصانات میں نمایاں اضافہ ہوتا ہے، اس لیے ذیلی مائکرون ڈیوائس کا سائز حاصل کرنا اور لیزر ذرائع کی مسلسل آپٹیکل پمپنگ انتہائی مشکل ہے۔حالیہ برسوں میں، halide perovskite مواد کو ان کے اعلیٰ نظری فائدہ اور منفرد exciton polariton خصوصیات کی وجہ سے مسلسل آپٹیکل پمپڈ لیزرز کے میدان میں وسیع توجہ ملی ہے۔پیرووسکائٹ کے مسلسل لیزر ذرائع کے آلے کا رقبہ اب بھی 10μm2 سے زیادہ ہے، اور سب مائیکرون لیزر ذرائع کو متحرک کرنے کے لیے زیادہ پمپ توانائی کی کثافت کے ساتھ نبض والی روشنی کی ضرورت ہوتی ہے۔

اس چیلنج کے جواب میں، پیکنگ یونیورسٹی کے سکول آف میٹریلز سائنس اینڈ انجینئرنگ کے ژانگ کنگ کے تحقیقی گروپ نے کامیابی سے اعلیٰ معیار کے پیرووسکائٹ سب میکرون سنگل کرسٹل مواد تیار کیا تاکہ آلہ کے رقبے کے ساتھ مسلسل آپٹیکل پمپنگ لیزر ذرائع کو حاصل کیا جا سکے جس کا رقبہ 0.65μm2 ہے۔اسی وقت، فوٹون کا انکشاف ہوتا ہے۔submicron مسلسل آپٹیکلی پمپڈ لیزنگ کے عمل میں exciton polariton کے طریقہ کار کو گہرائی سے سمجھا جاتا ہے، جو چھوٹے سائز کے کم تھریشولڈ سیمی کنڈکٹر لیزرز کی ترقی کے لیے ایک نیا آئیڈیا فراہم کرتا ہے۔مطالعہ کے نتائج، عنوان "1 μm2 کے نیچے ڈیوائس ایریا کے ساتھ مسلسل لہر پمپڈ پیرووسکائٹ لیزرز"، حال ہی میں ایڈوانسڈ میٹریلز میں شائع ہوئے تھے۔

اس کام میں، غیر نامیاتی پیرووسکائٹ CsPbBr3 سنگل کرسٹل مائکرون شیٹ کو کیمیکل بخارات جمع کرکے نیلم سبسٹریٹ پر تیار کیا گیا تھا۔یہ دیکھا گیا کہ کمرے کے درجہ حرارت پر ساؤنڈ وال مائیکرو کیویٹی فوٹون کے ساتھ پیرووسکائٹ ایکزٹون کے مضبوط جوڑے کے نتیجے میں ایکسائٹونک پولاریٹن کی تشکیل ہوئی۔شواہد کی ایک سیریز کے ذریعے، جیسے لکیری سے نان لائنر اخراج کی شدت، تنگ لکیر کی چوڑائی، اخراج پولرائزیشن کی تبدیلی اور دہلیز پر مقامی ہم آہنگی کی تبدیلی، ذیلی مائکرون سائز کے CsPbBr3 سنگل کرسٹل کی مسلسل آپٹیکلی پمپ شدہ فلوروسینس لیز کی تصدیق کی گئی ہے، اور ڈیوائس کا رقبہ 0.65μm2 تک کم ہے۔ایک ہی وقت میں، یہ پایا گیا کہ سب میکرون لیزر سورس کی دہلیز بڑے سائز کے لیزر سورس کے مقابلے میں ہے، اور اس سے بھی کم ہو سکتی ہے (شکل 1)۔

شکل 1. مسلسل آپٹیکل پمپ شدہ سب مائکرون CsPbBr3لیزر روشنی کا ذریعہ

مزید یہ کہ یہ کام تجرباتی اور نظریاتی دونوں طرح سے دریافت کرتا ہے، اور submicron مسلسل لیزر ذرائع کی وصولی میں exciton-polarized excitons کے طریقہ کار کو ظاہر کرتا ہے۔سب مائیکرون پیرووسکائٹس میں فوٹوون-ایکزائٹن کپلنگ کے نتیجے میں گروپ ریفریکٹیو انڈیکس میں تقریباً 80 تک نمایاں اضافہ ہوتا ہے، جو موڈ کے نقصان کی تلافی کے لیے موڈ گین کو کافی حد تک بڑھاتا ہے۔اس کے نتیجے میں پیرووسکائٹ سب مائیکرون لیزر ماخذ بھی ہوتا ہے جس میں ایک اعلیٰ موثر مائیکرو کیویٹی کوالٹی فیکٹر اور کم اخراج کی لکیر کی چوڑائی ہوتی ہے (شکل 2)۔یہ طریقہ کار دیگر سیمی کنڈکٹر مواد پر مبنی چھوٹے سائز، کم تھریشولڈ لیزرز کی ترقی میں نئی ​​بصیرتیں بھی فراہم کرتا ہے۔

شکل 2. ایکزائٹونک پولرائزنز کا استعمال کرتے ہوئے ذیلی مائکرون لیزر سورس کا طریقہ کار

سونگ جیپینگ، پیکنگ یونیورسٹی کے سکول آف میٹریلز سائنس اینڈ انجینئرنگ کے 2020 کے زیبو کے طالب علم، اس مقالے کے پہلے مصنف ہیں، اور پیکنگ یونیورسٹی اس مقالے کی پہلی اکائی ہے۔سنگھوا یونیورسٹی میں فزکس کے پروفیسر ژانگ کنگ اور ژیونگ کیہوا متعلقہ مصنفین ہیں۔اس کام کو چائنا کی نیشنل نیچرل سائنس فاؤنڈیشن اور بیجنگ سائنس فاؤنڈیشن فار اسٹینڈنگ ینگ پیپل نے تعاون کیا۔