Недавно разработанный нано-лазер Polariton при комнатной температуре предлагает важнейший путь для соответствующих исследований

Исследователи DGIST продемонстрировали поляритонный нано-лазер при комнатной температуре, предлагая жизненно важный путь связанных исследований, таких как физика поляритонов на наноуровне, а также применения в квантовых информационных системах. Об исследовании было сообщено в журнале Science Advances .

Когерентное излучение одномерных поляритонов в наноразмерной области квантовой ямы. Выше порога генерации наблюдается интерференционная картина, которая связана с модами резонатора Фабри-Перо вдоль длинной оси наностержня (левая вставка). Радиальные квантовые ямы, встроенные в боковую стенку наностержня (правая вставка), обеспечивают повышенную термостабильность и силу осцилляторов экситонов для достижения поляритонной генерации при комнатной температуре. (Изображение предоставлено DGIST)

8 мая th 2019, DGIST объявил, что нано-лазер с поляритоном, работающий при комнатной температуре, был создан командой профессора Чанг-Хи Чо из Отдела новых материаловедения совместно с профессором Сонгом. Джу Парк в GIST и профессор Ритеш Агарвал из Пенсильванского университета. Когда материал, возбуждаемый формированием кулоново-связанных состояний электронно-дырочных пар (экситонов), сильно взаимодействует с фотонами, создается макроскопическое квантовое состояние экситон-поляритонов, которое получает преимущества как от света, так и от вещества, что приводит к высокоэнергетическому эффективные когерентные источники света, известные как «поляритонные лазеры».

Поляритонный лазер привлекает большое внимание в качестве лазерной технологии следующего поколения, поскольку он может функционировать при сверхнизкой мощности. Однако его развитие было ограничено из-за проблем в контроле термостабильности экситонов, особенно в наноразмерных устройствах.

Чтобы преодолеть этот недостаток, команда ученых использовала «квантовую яму», которая была названа так, чтобы обозначить пространство, где электроны легко падают. Научный сотрудник д-р Jang-Won Kang из DGIST установил квантовую яму на боковой стенке наноструктурного полупроводника и преуспел в поддержании термостабильных экситонов даже при комнатной температуре, иначе они стабильны только при экстремально низких температурах.

Кроме того, структура с квантовыми ямами способствовала развитию более эффективных и стабильных экситон-поляритонных состояний, чем раньше, благодаря усилению спаривания экситона и света внутри наноструктурного полупроводника. Это оказалось прочной основой для команды профессора Чанг-Хи Чо по созданию поляритонных нанолазеров, которые стабильны при комнатной температуре и функционируют только на 1/10 мощности современных нанолазеров.

Поскольку новый наноструктурный полупроводник может усиливать свойства экситонов и, следовательно, экситон-поляритонов, мы смогли разработать поляритонные нанолазеры, которые могут работать при комнатной температуре, используя эту технологию. Особенно мы очень рады, потому что теперь мы можем внести свой вклад в создание платформы для изучения физических явлений, связанных с экситон-поляритонами при комнатной температуре .

Профессор Чан Хи Чо, факультет новых материаловедения, DGIST

Source link