Разработан неэпитаксиальный поляритонный лазерный диод на перовскитах, работающий на постоянном токе

Международная группа ученых с участием коллектива из ИТМО совершила открытие в области оптоэлектроники, создав лазерный диод на основе перовскитов, работающий в режиме поляритонного лазера при инжекции постоянного тока. Исследование, начатое в ИТМО в 2021 году, наконец опубликовано в престижном журнале Nature, что важно для развития интегральной фотоники.

Достижение электрической накачки лазеров на основе перовскитов долгое время оставалось сложной задачей для инженеров. Ключевая проблема заключалась в том, что для запуска лазерного эффекта необходимы сверхвысокие плотности тока, которые разрушали материалы или приводили к их перегреву.

Ученым удалось обойти эти фундаментальные ограничения, применив неочевидное решение. Вместо традиционных металлических контактов они использовали одностенные углеродные нанотрубки (SWCNT) в качестве инертных электродов. Этот выбор позволил избежать нежелательных химических реакций на границе раздела материалов. Сама активная среда — микропластинка бромида свинца-цезия (CsPbBr₃), выращенная из раствора.

Секрет успеха также заключался в экстремальных условиях эксплуатации. При охлаждении устройства до температуры жидкого гелия (8 К) и подаче постоянного тока в нем формируется стабильный p–i–n-переход, обеспечивающий сбалансированную инжекцию электронов и дырок. При пороговом токе 65 мкА лазерный диод переходит в режим лазерной генерации.