Лазеры «из пробирки» оказались не хуже обычных
Химики из Университетов Колумбии и Висконсин-Мэдисона радикально упростили получение кристаллов, каковые употребляются в качестве рабочего тела в высокопроизводительных лазерах. Не обращая внимания на то, что приобретают их простым осаждением из раствора, такие кристаллы по квантовой эффективности и добротности не уступают самым качественным аналогам, взятым эпитаксиальным способом с применением вакуума, дорогостоящих реагентов и сложного оборудования. Подробнее ознакомитьсяс результатами работы возможно в издании Nature Materials.
Базой лазеров стали перовскиты – вещества, имеющим в собственном составе неорганический (свинец) и органический (метиламмоний) катионы. Они занимательны как потенциальные компоненты высокоэффективных солнечных батарей и к тому желегко дешёвы – их возможно синтезировать кроме того в пробирке.
Микрофотография перовскита CH3NH3PbI3. Nam-Gyu Park, professor at Sungkyunkwan University
Синтез нанокристаллов проводили на поверхности стеклянной пластинки, покрытой узким слоем ацетата свинца – первого из применяемых реагентов. Пластинку погружали в раствор, содержащий второй реагент – к примеру, и одидметиламмония, и тем самым запускали двуступенчатый процесс образования перовскита. По окончании 20 часов образовывались игольчатые кристаллы прямоугольного сечения диаметром около 400 нанометров и длиной от 10 микрон.
Внешний вид нанолазеров сразу после синтеза. Haiming Zhu et al./Nature Materials
Структура синтезированного перовскита. Haiming Zhu et al./Nature Materials
Целый синтез протекает при комнатной температуре, в простом стакане и не требует ни нагрева, ни вакуума либо особого оборудования. Наряду с этим монокристаллы получаются бездефектными и владеют ровными параллельными гранями, что нужно для функционирования лазера.
Для теста функциональности кристаллы переносили на подложку и облучали накачивающим лазером с длиной волны 402 нанометра. Значение добротности (отношение ширины пика испускания к длине волны) взятого лазера выяснилось на порядок выше, чем у сделанного по окончательному слову техники лазера на базе GaAs–AlGaAs, что действующий при температуре не выше четырех кельвин. Квантовая эффективность (количество испущенных фотонов, отнесенное к количеству поглощенных) взятой совокупности составила практически 100%, к тому же выяснилось,что, варьируя концентрацию аниона в соли, возможно подстроить длину волны испускания в диапазоне от 500 до практически 800 нанометров.
Лазеры на базе нанопроводов владеют широким спектром потенциальных применений – начиная от хранения и телекоммуникационного оборудования данных и впредь до применения в терапии и медицинской диагностике. Их маленькие размеры разрешают существенно миниатюризировать устройства, а возможность электрической накачки открывает новые возможности для интегрированной оптоэлектроники.