Dvimatė nanovato slenkstinė medžiagos ilgio riba | NPP Azijos medžiagos

Dvimatė nanovato slenkstinė medžiagos ilgio riba | NPP Azijos medžiagos

Anonim

Dalykai

  • Fotoniniai kristalai

Wu ir kt. 1 parodytas dviejų matmenų (2D) medžiagos pagrindu pagamintas lazeris, kuriam pasiekti reikėjo tik 1 W cm – 2 siurblio galios, kad būtų pasiekta slenkstinė riba. Ši vertė yra pakankamai maža, kad ją optiškai galėtų valdyti įprasta buitinė lemputė! Lazerių mokslo tikslas yra mažinti galios lygį, kad būtų galima pradėti tvirtinimo veiksmus. Daugybė dizaino pasirinkimų lėmė šį proveržį: (1) 2D stiprinimo medžiaga pasižymėjo aukštu konversijos efektyvumu; ir 2) lazerio ertmė - fotoninių kristalų ertmė (PCC) - buvo aukštos kokybės faktorius (1 paveikslas).

Image

Fotoninių kristalų ertmė suteikia stiprų grįžtamąjį ryšį su atomo plono WSe 2 stiprinimo sluoksniu. 1 Ši demonstracija parodo nanovatstolių žemos slenksčio prailginimo galimybes, kurias lemia aukštas pasirinktos ertmės Q koeficientas ir efektyvus fotonų panaudojimas (tai yra, didelis Purcell faktorius). Įdomu paklausti, kokia yra žemiausia lazerio slenksčio riba ir kokį technologinį vaidmenį artimiausiu metu gali atlikti 2D medžiagos lazeriai.

Visas dydis

Nors PCC pasirinkimas miniatiūriniams lazeriams yra gerai žinomas, 2 Wu ir kt. Tyrimo svarba . buvo tai, kaip jis parodė ilgalaikį veikimą su atomine plona 2D stiprinimo medžiaga. Sėkmė buvo įmanoma kruopštaus fotonų valdymo būdu, ty veiksmingai kaupiant pakankamai aukštą fotono tankį, kad patektų į stimuliuojamos emisijos, kuriai būdingas didelis β- faktorius, režimą. Šio 2D lazerio β vertė 19%, 1, nors ir aukšta, iš tikrųjų gali artėti prie plazmono lazerių vienybės. 3 Ertmės kokybė ( Q ) ir efektyvusis ertmės režimo tūris ( V cav ) yra proporcingi vadinamajam Purcell koeficientui 4, ir iš esmės didelis fotono panaudojimas yra įmanomas padidinus Q / V cav . Wu ir kt. laikėsi aukšto Q metodo ir išlaikė V cav ties difrakcijos riba; tačiau aukštos Q prietaisai susiduria su technologiniais iššūkiais, tokiais kaip ilgas tiesioginės moduliacijos fotono veikimo laikas ir didelė pavaros galia, nes rezonanso stabilizavimui dažnai reikia šildymo trinkelių.

Svarbu erdviniu ir spektriniu būdu suderinti stiprintuvo spinduliuotę su grįžtamąjį ryšį teikiančia ertme aukšto Q lazeriui. 2D medžiagos gali turėti pranašumų teikdamos deterministinį ertmių suderinimą ir pagaminimą, o tai šiuo metu yra iššūkis kvantinių taškų lazeriams. Be to, jų leistinumą galima suderinti naudojant elektrostatinį dopingą ir yra platus tiesioginių juostų taškų pasirinkimas. Tačiau subnanometro plonos 2D stiprinimo medžiagos modalinis sutapimas PCC režimu yra iš esmės mažas ir tai gali būti žemo išorinio konvertavimo efektyvumo priežastis. 1

Lustinių lazerių technologinis naudingumas priklauso ir nuo įrenginio našumo (tai yra, skleidžiamos šviesos išėjimo, elektros variklio galios ir stabilios kambario temperatūros veikimo), ir nuo integravimo lengvumo (tai yra mažas pėdsakas, efektyvus bangolaidžio išėjimas. ir maža kaina). 2D medžiagų funkcionalumas vis dar neaiškus, nes dėl padidėjusio nanoskalės tūrio gaunami maži išvesties lygiai, ribotos difrakcijos PCC nesumažėja pagal dydį ir emisija išsiskiria vertikaliai nuo lusto.

Apibendrinant, įrodžius nanovatų slenksčius, kyla toks klausimas: kokia žema gali būti riba? Plėtros koeficiento padidinimas toliau didinant Q vargu ar bus tinkamas pasirinkimas dėl išplėstinio poveikio. 5 Kaip alternatyva, V cav galima suderinti su 2D medžiagos mastelio ilgiu, panaudojant nanooptikos metodus, su sąlyga, kad nuostoliai yra valdomi. Pasiekę šią 2D lazerių koncepciją 1, šie šviesos šaltiniai gali atlikti svarbų vaidmenį artėjančioje lanksčiosios elektronikos revoliucijoje.