Nylig utviklet teamet til professor David Di fra School of Optoelectronic Science and Engineering ved Zhejiang University/Haining International Joint College, forsker Zou Chen og professor Zhao Baodan verdens første elektrisk drevne perovskittlaser. Dette er en «dobbelt-hulromslaser som inneholder to optiske mikrohulrom. Den integrerer en lav-terskel perovskitt-enkelt-mikrohulromsunderenhet og en høy-mikrohulromperovskitt-LED-underenhet i den samme enheten, og danner en vertikalt stablet flerlagsstruktur.
Denne nye halvlederlaseren krever en minimumsstrøm (terskelstrøm) på 92 A/cm² for å sende ut lys, som er én størrelsesorden lavere enn for de beste organiske halvlederlaserne. Den viser også utmerket stabilitet og muliggjør rask modulering ved en båndbredde på 36,2 MHz, noe som gjør den til en lovende kandidat for applikasjoner innen-chip dataoverføring, databehandling og biomedisin. Forskningsoppgaven ble publisert i *Nature* 27. august.
Det finnes mange typer lasere, og for tiden viser nye lasermaterialer som perovskitthalvledere, organiske halvledere og kvanteprikker betydelige fordeler. Blant disse materialene har perovskitt-halvledere eksepsjonelt teknisk løfte på grunn av deres justerbare emisjonsspektre (i stand til å produsere forskjellige farger) og ekstremt lave laseremisjonsterskler under optisk pumpe (dvs. lys-drevne) forhold.
Utviklingen av elektrisk drevne perovskittlasere har imidlertid lenge vært den største utfordringen innen perovskittoptoelektronikk og er fortsatt et felles mål forfulgt av en rekke forskerteam over hele verden.
"For å oppnå elektrisk drevet laserstråling, oppfant vi en integrert dobbel-hulromsstruktur. Vår tilnærming innebærer kompakt integrering av en høy-mikrohulrom perovskitt LED-underenhet med en enkelt-krystallperovskittmikrohulromsunderenhet av høy-kvalitet i en enkelt enhet," forklarte David Di, tilsvarende forfatteren. Denne enheten kobler effektivt det store antallet fotoner generert av perovskitt-LED-en i mikrohulrommet under elektrisk eksitasjon til et andre mikrohulrom, hvor de eksiterer enkelt--perovskitt-forsterkningsmediet for å generere laserlys.
"Selv om prinsippet med integrert elektro-drevet drift ikke er komplekst i seg selv, sto vi fortsatt overfor mange utfordringer da vi begynte å lage laseren," sa Zou Chen, en tilsvarende forfatter av artikkelen. Da teamet overvant hver hindring én etter én, vokste en ubeskrivelig følelse av glede og spenning opp da de observerte det lenge-ventede laserspekteret for første gang under elektrisk drift.
