FOXreport.gr

Επιστήμονες πέτυχαν ηλεκτρικά κατευθυνόμενο λέιζερ περοβσκίτη χρησιμοποιώντας σχεδιασμό διπλής κοιλότητας

Εικόνα: C. Zou et al./Nature. https://doi.org/10.1038/s41586-025-09457-2

Σε πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύθηκε στο Nature, επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο Zhejiang παρουσίασαν το πρώτο ηλεκτρικά κατευθυνόμενο λέιζερ περοβσκίτη, χρησιμοποιώντας καινοτόμο σχεδίαση διπλής κοιλότητας, επιλύοντας έτσι μια από τις μεγαλύτερες προκλήσεις που αντιμετώπιζε ο τομέας εδώ και πάνω από δέκα χρόνια.

Η νέα συσκευή εμφανίζει κατώφλι εκπομπής λέιζερ (lasing threshold) μικρότερο κατά μία τάξη μεγέθους από τα καλύτερα ηλεκτρικά οργανικά λέιζερ και επιδεικνύει υψηλή σταθερότητα λειτουργίας και δυνατότητα γρήγορης εναλλαγής (modulation).

Η πρόκληση που επιμένει

Οι ημιαγωγοί περροβσκίτη θεωρούνται ιδανικά υλικά για εφαρμογές λέιζερ λόγω:

Παρά την επιτυχημένη λειτουργία λέιζερ μέσω οπτικής διέγερσης (με εξωτερικό λέιζερ), η ηλεκτρική διέγερση παρέμενε άπιαστο όνειρο.

«Η ηλεκτρική διέγερση λέιζερ περροβσκίτη θεωρείται η απόλυτη πρόκληση στο πεδίο», δήλωσε ο Chen Zou, κύριος συγγραφέας της μελέτης.

Τα βασικά εμπόδια:

  1. Υλικά: Δύσκολη η δημιουργία υψηλής ποιότητας μονοκρυστάλλων περροβσκίτη, με αντοχή σε υψηλά ρεύματα.
  2. Σχεδίαση συσκευής: Χαμηλή φωτεινή έξοδος από LED μικροκοιλοτήτων και χαμηλή απόδοση οπτικής σύζευξης (coupling) ανάμεσα σε στοιχεία λέιζερ.

Η λύση με διπλή κοιλότητα

Οι ερευνητές ανέπτυξαν αρχιτεκτονική διπλής κοιλότητας, διαχωρίζοντας τις λειτουργίες:

«Η έντονη εκπομπή φωτός από το LED στην πρώτη κοιλότητα απορροφάται από το μονοκρυσταλλικό περροβσκίτη της δεύτερης κοιλότητας, όπου συμβαίνει η ενίσχυση και η εκπομπή λέιζερ», εξήγησε ο καθηγητής Dawei Di.

Δομή συστήματος:

Τεχνικές λεπτομέρειες & επίδοση

Παραγωγή μονοκρυστάλλων:

Ενσωμάτωση:

Επιδόσεις συσκευής

«Ο κύριος περιοριστικός παράγοντας είναι η μετακίνηση ιόντων και η θερμική καταπόνηση», εξήγησε ο Zhao.
«Αυτά μπορούν να αντιμετωπιστούν με καλύτερη ψύξη και βελτίωση των υλικών».

Δυνατότητες ταχύτατης εναλλαγής

Μελλοντικές εφαρμογές

«Το λέιζερ περροβσκίτη μπορεί να αξιοποιηθεί σε:

  • Οπτική μετάδοση δεδομένων
  • Φωτονικά κυκλώματα
  • Φορετές συσκευές (wearables)» – Chen Zou

Οι ερευνητές τονίζουν ότι πρόκειται για το πρώτο βήμα.

«Ο στόχος είναι να μεταβούμε από το τρέχον ενσωματωμένο σύστημα διέγερσης σε μια απλή διάταξη τύπου laser diode, κάτι που θα επιτρέψει πιο συμπαγείς και εμπορικές εφαρμογές», δήλωσε ο Di.

More information: Chen Zou et al, Electrically driven lasing from a dual-cavity perovskite device, Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09457-2.

Journal information: Nature

Exit mobile version