Tejasri Gururaj tərəfindən , Phys.org

Gaby Clark tərəfindən redaktə edilmiş , Robert Eqan tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriİki boşluqlu elektriklə idarə olunan perovskit lazerinin sxemi. Kredit: C. Zou et al./Nature. https://doi.org/10.1038/s41586-025-09457-2.

Bu yaxınlarda Nature tədqiqatında elm adamları iki boşluqlu dizayndan istifadə edərək elektriklə idarə olunan perovskit lazerini nümayiş etdirərək, on ildən artıqdır ki, bu sahədə davam edən problemi həll ediblər.

Zhejiang Universitetindən bir komanda tərəfindən hazırlanmış ikili boşluqlu lazer cihazı ən müasir elektriklə idarə olunan üzvi lazerlərdən daha aşağı miqyasda bir lasing həddi göstərir və sürətli modulyasiya imkanları ilə üstün əməliyyat sabitliyi təklif edir.

Phys.org tədqiqat qrupu ilə onların işləri barədə danışıb.

“Elektriklə idarə olunan perovskit lazerlərinin reallaşdırılması bir çox tədqiqatçılar tərəfindən perovskit optoelektronikası sahəsində ən böyük problem kimi qəbul edilir” dedi Zhejiang Universitetinin tədqiqatçısı və tədqiqatın ilk müəllifi Chen Zou. “Perovskite LED-lər və lazerlər üzərində fəal işləyən tədqiqat qrupu olaraq biz bu böyük problemin öhdəsindən gəlmək üçün çox həyəcanlıyıq.”

Davamlı çağırış

Perovskit yarımkeçiriciləri yüksək qazanc əmsallarına, uzun daşıyıcı ömrünə və tənzimlənə bilən emissiya dalğa uzunluqlarına görə lazer tətbiqləri üçün müstəsna materiallar kimi ortaya çıxdı .

Bu materiallar optik nasos altında (xarici lazerin perovskiti həyəcanlandırdığı yerdə) təsirli lasing performansı nümayiş etdirsə də, elektriklə idarə olunan lasinq çətin qaldı.

Baodan Zhao, Zhejiang Universitetinin dosenti və həmmüəllifi, “Məhsulla işlənmiş perovskitlər aşağı qiymət, digər materiallarla inteqrasiya asanlığı, spektrin tənzimlənməsi və aşağı optik pompalanan lazer eşikləri daxil olmaqla üstünlüklər təklif edir, bu da onları çox cəlbedici lazer materialları edir” dedi.

“Lakin, bu optik idarə olunan perovskit lazerləri işləmək üçün xarici işıq mənbələrini tələb edir və onların faydalılığını əhəmiyyətli dərəcədə məhdudlaşdırır.”

Çətinlik həm maddi, həm də cihaz səviyyəsində əsas maneələri aradan qaldırmaqda idi.

Maddi səviyyədə mikrostrukturlara daxil edilmiş yüksək keyfiyyətli perovskit monokristallarının əmələ gəlməsi əsas maneə olaraq qalır. Zərbə üçün lazım olan yüksək elektrik cərəyanları perovskit materiallarının ciddi deqradasiyasına və səmərəliliyin kəskin azalmasına səbəb oldu.

Cihaz səviyyəsində iki kritik məsələ həllini tələb edirdi: mikroboşluqlu perovskit LED komponentlərinin parlaq çıxışını yaxşılaşdırmaq və boşluq elementləri arasında optik birləşmənin səmərəliliyini artırmaq.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1751428779&adf=308666314&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1759146715&rafmt=1&armr=3&plas=481x656_l%7C481x656_r&format=540×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-09-scientists-electrically-driven-perovskite-laser.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&aieuf=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTQwLjAuNzMzOS4yMDgiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siQ2hyb21pdW0iLCIxNDAuMC43MzM5LjIwOCJdLFsiTm90PUE_QnJhbmQiLCIyNC4wLjAuMCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjE0MC4wLjczMzkuMjA4Il1dLDBd&abgtt=6&dt=1759146715469&bpp=1&bdt=174&idt=19&shv=r20250924&mjsv=m202509230101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3De2af2bea6b3e2e90%3AT%3D1735548424%3ART%3D1759146630%3AS%3DALNI_MZIaWdAh-lthHlhpkWN2g6ZC7xT8A&gpic=UID%3D00000f8412a58936%3AT%3D1735548424%3ART%3D1759146630%3AS%3DALNI_MaJ_6ILTTPz6uEc3lU2rNf9ZPgQbA&eo_id_str=ID%3D87e2ccb6da8adec8%3AT%3D1751372215%3ART%3D1759146630%3AS%3DAA-AfjZUvMhCDRLD_DCppu51g7Xx&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=8660558697380&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=864&u_w=1536&u_ah=816&u_aw=1536&u_cd=24&u_sd=1.25&dmc=8&adx=395&ady=2504&biw=1521&bih=730&scr_x=0&scr_y=0&eid=31094693%2C31094915%2C95371966%2C95372357%2C95368093&oid=2&pvsid=6699908735450776&tmod=1629096535&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C0%2C1536%2C816%2C1536%2C730&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=6&uci=a!6&btvi=1&fsb=1&dtd=62

İki boşluqlu həll

Tədqiqat qrupunun yanaşması iki ixtisaslaşdırılmış komponent arasında elektrikdən optikə çevrilmə və optik gücləndirmə funksiyalarını bölən inteqrasiya olunmuş ikili boşluqlu arxitekturaya əsaslanır.

Zhejiang Universitetinin professoru və həmmüəllifi Prof.Dawei Di izah etdi: “Elektrik impulsları altında, birinci mikroboşluqda perovskit LED-dən intensiv istiqamətli emissiya ikinci mikroboşluqdakı perovskit monokristal tərəfindən udulur, bu da işığın gücləndirilməsini və sonrakı lasingi dəstəkləyir”.

Mexanizm iki boşluq arasında optik birləşmənin diqqətlə mühəndisliyindən istifadə edir. Birinci mikro boşluqda yüksək güclü perovskit LED alt bölməsi, ikincisində isə aşağı eşikli bir kristal perovskit mikroboşluğu var.

“Mikroboşluq I II mikro boşluğa daxil olan intensiv istiqamətli foton axını yaratmaqdan məsuldur, mikro boşluq II isə işığın gücləndirilməsi və lasing üçün cavabdehdir” dedi Zou.

Memarlıq strukturu kristal keyfiyyəti və optik birləşmənin səmərəliliyi ilə bağlı texniki problemlərin həllinə yönəlmişdir.Elektriklə idarə olunan iki boşluqlu perovskit lazerinin tezlik reaksiyası. Kimdən: İki boşluqlu perovskit cihazından elektriklə idarə olunan lasing. Kredit: Təbiət (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09457-2

Mühəndislik dəqiqliyi

İki boşluqlu sistem müxtəlif funksiyaları olan iki fərqli perovskit komponentinin mühəndisliyini tələb edirdi.

Lazer komponenti kosmosda məhdud tərs temperatur kristalizasiyasından istifadə edərək formamidinium qurğuşun yodidin (FAPbI₃) yüksək keyfiyyətli tək kristallarının yetişdirilməsini tələb edirdi. Bu texnika perovskit materialının təxminən iki gün davam edən diqqətlə idarə olunan temperatur dövrü ərzində iki səth arasında idarə olunan boşluqda böyüməsini nəzərdə tutur.

Metod müstəsna keyfiyyətdə kristallar istehsal etdi: yalnız 0,7 nm səth pürüzlülük və optimallaşdırılmış qalınlıq təxminən 180 nm.

Elektrik nasos komponenti məhlulun emal üsulları ilə yüksək güclü LED şəklində hazırlanmış fərqli perovskit kompozisiyasından, Cs₀.₅FA₀.₅PbI₂Br-dən istifadə etdi.

Hər iki komponent boşluqlar arasında işıq birləşməsini maksimum dərəcədə artırmaq üçün diqqətlə hazırlanmış optik xüsusiyyətlərə malik paylanmış Bragg reflektorları arasında yerləşdirilmişdir.

“İki mikro boşluq arasındakı optik birləşmənin səmərəliliyi I mikro boşluqdan emissiyanın fərqini və iki mikro boşluq arasındakı birləşmə məsafəsini azaltmaqla 82,7% -ə qədər yaxşılaşdırıldı” dedi Zhao.

Bu səmərəliliyin kritik olduğunu sübut etdi. Müqayisəli tədqiqatlar iki boşluqlu dizaynın tək boşluqlu arxitektura ilə müqayisədə lasing həddində 4,7 dəfə azalma əldə etdiyini göstərdi.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .

Performans və ölçülər

Cihaz diqqətəlayiq performans göstəricilərinə, xüsusən də lasingə nail olmaq üçün lazım olan cari sıxlığın ölçüsü olan lasing həddinə nail oldu. Lasinq həddi minimum 92 A/sm², orta həddi isə 129 A/sm²-ə çatdı . Bu, elektriklə idarə olunan ən yaxşı üzvi lazerlər üzərində böyük təkmilləşdirmə sırasını təmsil edir.

Aşağı hədddən kənarda, perovskit lazeri impulslu həyəcanlandırma altında (10 Hz-də 64.000 gərginlik impulsları) 1,8 saatlıq əməliyyat yarı ömrünü nümayiş etdirdi və mövcud elektriklə vurulan üzvi lazerləri üstələdi.

“İlk nümayiş olaraq, cihazın 1,8 saatlıq yarı ömrü bizi təəccübləndirdi” dedi Di. “Əlbəttə, tətbiq nöqteyi-nəzərindən istifadə müddəti çox qısa hesab olunur.”

Tədqiqatçılar əsas məhdudlaşdırıcı mexanizmləri elektrik sahələri altında ion miqrasiyası və intensiv cərəyanlar altında Joule qızdırması kimi müəyyən etdilər.

“Bunlar gələcəkdə cihazların təkmilləşdirilmiş istilik yayılması və perovskit materiallarında ion miqrasiyasının qarşısını almaqla həll edilə bilər” dedi Zhao.

Bundan əlavə, cihaz ötürmə zamanı rəqəmsal məlumatların kodlaşdırılması üçün sürətli lazer keçid imkanları verən təsirli modulyasiya imkanlarına nail oldu.

Lazer 36,2 MHz bant genişliyinə nail olub, bu onun saniyədə 36,2 milyon dəfə açılıb-sönə biləcəyini, yüksəlmə və enmə vaxtlarının müvafiq olaraq 5,4 və 5,1 nanosaniyə olduğunu göstərir. Bu, cihazın optik məlumat ötürülməsi proqramları üçün mümkün olduğunu göstərir.

Gələcək işlər və tətbiqlər

“Perovskit lazeri optik məlumatların ötürülməsi, inteqrasiya olunmuş fotonik çiplərdə koherent işıq mənbəyi və geyilə bilən cihazlar kimi müxtəlif tətbiqlərdə istifadə oluna bilər” dedi Zou.

Tədqiqatçılar bunun gələcək inkişafın başlanğıcı olduğunu vurğuladılar.

“Elektriklə idarə olunan perovskit lazerlərinin nümayişi yalnız başlanğıcdır. Hazırda istifadə etdiyimiz inteqrasiya olunmuş nasos arxitekturasından sadə lazer diod quruluşuna keçid potensial istiqamət olardı, çünki bu, daha yığcam və miqyaslana bilən optoelektronik tətbiqlərə imkan verəcək”, – Di izah etdi.

Müəllifimiz Tejasri Qururaj tərəfindən sizin üçün yazılmış , Gaby Clark tərəfindən redaktə edilmiş və Robert Eqan tərəfindən yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmiş bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Bu hesabat sizin üçün əhəmiyyət kəsb edirsə, lütfən, ianə (xüsusilə aylıq) nəzərdən keçirin. Siz təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Daha çox məlumat: Chen Zou və digərləri, İki boşluqlu perovskit cihazından elektriklə idarə olunan lasing, Təbiət (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09457-2 .

Jurnal məlumatı: Təbiət 

© 2025 Science X Network

---

Daha çox araşdırın

Sadə aşqar üsulu rekord vuran perovskit lazer performansına gətirib çıxarır