Просмотр новости
Найдите то, что Вас интересует
Спутники
РН
SpaceX
Роскосмос
NASA
Представлен первый поляритонный лазерный диод с электрической накачкой на основе перовскита
Дата публикации: 29-07-2026 09:12:00
Ученые из «Сколтеха» (группа ВЭБ.РФ) и их коллеги из университета ИТМО и НИУ ВШЭ впервые продемонстрировали прямую...
Основное содержимое страницы с новостью.
29 Июля 2026 12:12 29 Июл 2026 12:12 |
Ученые из «Сколтеха» (группа ВЭБ.РФ) и их коллеги из университета ИТМО и НИУ ВШЭ впервые продемонстрировали прямую электрическую накачку поляритонного лазера на основе галогенидного перовскитного микрокристалла, полученного из раствора. Об этом CNews сообщили представители «Сколтеха».
Опубликованные в журнале Nature результаты представляют собой решение давней проблемы физики полупроводников и оптоэлектроники, которая десятилетиями оставалась препятствием на пути к решению технологической задачи: создать недорогие неэпитаксиальные лазерные диоды, работающие под непрерывным электрическим током. Такие устройства найдут применение в оптических сенсорах и спектроскопии, высокоскоростных вычислениях и энергоэффективных нейроморфных компьютерах.
Прямая электрическая инжекция в полупроводниках, полученных из раствора
Получаемые из раствора полупроводники включают органические материалы, квантовые точки и галогенидные перовскиты. Они представляют собой недорогую альтернативу сложным эпитаксиально выращенным кристаллам, которые синтезируют слой за слоем на поверхности твердой подложки. Однако создание электрически управляемых лазерных диодов на основе полупроводников из раствора долгое время оставалось чрезвычайно сложной задачей. При высокой плотности тока традиционные архитектуры светодиодов подвержены перегреву, который приводит к деградации материала.
Чтобы устранить это препятствие, научная группа «Сколтеха» воспользовалась уникальной физикой экситон-поляритонов — гибридных квазичастиц, возникающих при сильной связи между светом (фотонами) и связанными электрон-дырочными парами (экситонами) внутри оптического микрорезонатора. Благодаря своей бозонной природе поляритоны способны коллапсировать в единое макроскопическое квантовое состояние — бозе-эйнштейновский конденсат — и излучать когерентный лазерный свет при значительно более низких энергиях и плотностях заряда, чем в обычных полупроводниковых лазерах.
Исследователи интегрировали выращенный из раствора перовскитный пластинчатый микрокристалл с тонкопленочными электродами из однослойных углеродных нанотрубок внутри высокодобротного оптического микрорезонатора. Применив специальный двухэтапный протокол криоохлаждения, команда добилась контролируемого пространственного перераспределения подвижных ионов, сформировав стабильный, «замороженный» PIN-диод.
Этот «замороженный» PIN-диод обеспечил эффективную инжекцию носителей заряда без разрушения кристаллической решетки перовскита. Под непрерывным постоянным электрическим током устройство продемонстрировало поляритонную генерацию при низком пороговом токе в 60 микроампер.
«Достижение лазерной генерации при прямой электрической накачке в материалах, полученных из раствора, было одной из ключевых целей полупроводниковой оптоэлектроники на протяжении 60 лет, — сказал ведущий автор исследования, старший преподаватель Центра фотоники и фотонных технологий «Сколтеха» Анатолий Пушкарев. — Сочетая химически инертные электроды из углеродных нанотрубок с подвижными галогенидными вакансиями в решетке перовскита, мы нашли рабочий способ предотвратить нежелательные реакции на границе между перовскитом и электродом и преодолеть омический нагрев. Инжекция носителей заряда в нашем устройстве создает сильно локализованный центр электролюминесценции в месте физического дефекта, который мы формируем вблизи конца пучка углеродных нанотрубок».
Китайский ИТ-рынок в 2026 году: гид для российского экспортера бизнес
«Этот физический дефект создает притягивающий потенциал для свободных экситон-поляритонов и «захватывает» их, — сказал соавтор статьи, старший научный сотрудник Степан Барышев из Центра фотоники и фотонных технологий «Сколтеха». — Мы отчетливо пронаблюдали три характерных признака конденсации захваченных экситон-поляритонов, а именно: нелинейный рост интенсивности излучения, сужение спектральной линии и синий сдвиг лазерного излучения при превышении порогового тока».
Трансформация фотонных технологий нового поколения
В отличие от традиционных полупроводниковых лазерных диодов, требующих сложных и дорогостоящих методов эпитаксиального выращивания, перовскитные микрорезонаторы, получаемые из раствора, можно изготавливать с помощью простой химии. Более того, поляритонные лазеры работают при плотностях возбуждения значительно ниже порога моттовского перехода, что сводит к минимуму энергопотребление и тепловыделение.
Возможность напрямую управлять конденсатами света и вещества с помощью электрического тока открывает конкретные перспективы практического применения сразу в нескольких областях. Такие электрически управляемые устройства могут служить маломощными интегрированными оптическими соединениями для высокоскоростных вычислений, компактными когерентными источниками света на чипе в оптических сенсорах и спектроскопии, а также лечь в основу энергоэффективных нейроморфных вычислительных систем и оптических логических схем на основе поляритонов.
Что должна уметь платформа, чтобы заменить SharePoint, Creatio и Mendix по
«Эта работа дает рецепт для создания нового класса электрически управляемых источников когерентного света на основе полупроводников, получаемых из раствора, — сказал научный руководитель исследования, заслуженный профессор «Сколтеха» Павлос Лагудакис, который руководит Лабораторией гибридной фотоники института. — Она соединяет фундаментальную физику поляритонов с практической инженерией оптоэлектронных устройств, прокладывая путь к реальным применениям поляритонных лазеров».
Исследование было поддержано программой Clover, Российским научным фондом (грант № 22-13-00436-П и грант № 23-72-00031), а также программой фундаментальных исследований НИУ ВШЭ HSE-BR-2025-069.
Схожие новости
Классификация: Наука. Схожих патентов: 0. Схожих новостей: 10. Тональность: 0. Информативность: 8.62. Источник: open.cnews.ru.