Onlangs heeft het team van professor David Di van de School of Optoelectronic Science and Engineering van de Zhejiang University/Haining International Joint College, onderzoeker Zou Chen en professor Zhao Baodan 's werelds eerste elektrisch aangedreven perovskietlaser ontwikkeld. Dit is een laser met dubbele-caviteit en twee optische microcaviteiten. Het integreert een laag-perovskiet-enkele-kristalmicrocaviteitssubeenheid en een hoog-krachtige perovskiet-LED-subeenheid met microcaviteit in hetzelfde apparaat, waardoor een verticaal gestapelde structuur met meerdere- lagen wordt gevormd.
Deze nieuwe halfgeleiderlaser heeft een minimale stroom (drempelstroom) van 92 A/cm² nodig om licht uit te zenden, wat een orde van grootte lager is dan die van de beste organische halfgeleiderlasers. Het vertoont ook uitstekende stabiliteit en maakt snelle modulatie mogelijk bij een bandbreedte van 36,2 MHz, waardoor het een veelbelovende kandidaat is voor toepassingen in de-chipdatatransmissie, computergebruik en biogeneeskunde. Het onderzoekspaper werd op 27 augustus gepubliceerd in *Nature*.
Er zijn talloze soorten lasers en momenteel vertonen nieuwe lasermaterialen zoals perovskiethalfgeleiders, organische halfgeleiders en kwantumdots aanzienlijke voordelen. Van deze materialen hebben perovskiethalfgeleiders een uitzonderlijke technische belofte vanwege hun afstembare emissiespectra (in staat om verschillende kleuren te produceren) en extreem lage laseremissiedrempels onder optische pompomstandigheden (dwz door licht-aangedreven).
De ontwikkeling van elektrisch aangedreven perovskietlasers is echter lange tijd de grootste uitdaging geweest op het gebied van perovskiet-opto-elektronica en blijft een gedeeld doel dat door talloze onderzoeksteams wereldwijd wordt nagestreefd.
"Om elektrisch aangedreven laseremissie te bereiken, hebben we een geïntegreerde dubbele- holtestructuur uitgevonden. Onze aanpak omvat het compact integreren van een krachtige- perovskiet-LED-subeenheid met microcaviteit met een hoge- enkele- kristal perovskiet-microcaviteitssubeenheid in één enkel apparaat", legt David Di, de corresponderende auteur van het artikel, uit. Dit apparaat koppelt op efficiënte wijze het grote aantal fotonen dat wordt gegenereerd door de perovskiet-LED met microholten onder elektrische excitatie naar een tweede microholte, waar ze het perovskiet-versterkingsmedium met één -kristal exciteren om laserlicht te genereren.
"Hoewel het principe van geïntegreerde elektro-aangedreven werking op zichzelf niet complex is, werden we nog steeds met talloze uitdagingen geconfronteerd toen we begonnen met het fabriceren van de laser", zegt Zou Chen, een corresponderende auteur van het artikel. Terwijl het team elk obstakel één voor één overwon, welde er een onbeschrijfelijk gevoel van vreugde en opwinding op toen ze voor het eerst het langverwachte laserspectrum onder elektrische aandrijving observeerden.
