В последнее время ученые активно работают над миниатюрными источниками света, или нанолазерами. Они нужны, например, для оптических чипов, которые могли бы обрабатывать информацию в компьютерах нового поколения. Но создавать такие источники излучения сложно из-за неустойчивости исходных материалов либо сложных литографических методов фабрикации, которые зачастую слишком дороги для промышленной адаптации.
Ученые из Университета ИТМО совместно с коллегами из Дальневосточного федерального университета, Техасского университета Далласа и Австралийского национального университета предложили новый способ решения этой проблемы. Они разработали метод создания нанолазеров из оптически активного материала – галоидного перовскита, который позволяет за считанные минуты сделать миллионы миниатюрных источников излучения.
Для этого на стеклянную подложку наносят перовскитную пленку толщиной около 500 нанометров (в 100 раз тоньше человеческого волоса). Затем ее облучают лазерным пучком с особым кольцевым распределением мощности импульса: в центре он слабый, а по краям сильнее. В результате из пленки получается набор перовскитных дисков. Это и есть нанолазеры: они расположены на подложке на равном расстоянии друг от друга, имеют одинаковые размеры и характеристики излучения.
«Такие диски из перовскита, в отличие от простой пленки, светятся не произвольно. Они действуют как резонаторы, поддерживающие моды шепчущей галереи. Излученный в дисках свет связывается с этими модами и в итоге приобретает нужные характеристики. Очень важно, что у нас получилось создать нанолазеры, которые светят одной длиной волны (одномодовый режим генерации). У них шероховатая поверхность, и она гасит все моды, кроме какой-то одной, для которой условия самые подходящие. При этом цвет излучения мы можем контролировать от красного до зеленого, просто варьируя состав пленки», – комментирует руководитель Лаборатории гибридной нанофотоники и оптоэлектроники Университета ИТМО Сергей Макаров.
Ранее ученые из Университета ИТМО предлагали химический способ создания перовскитных нанолазеров. Он позволял ускорить процесс, но не давал достаточно контроля над пространственным расположением нанолазеров и их размерами. Поэтому среди главных преимуществ нового метода не только высокая скорость синтеза, но и хорошая «управляемость». Это делает его перспективным для промышленной адаптации. В ближайших планах исследователей оптимизация синтеза нанолазеров для промышленного производства, а также интеграция нанолазеров с волноводами для создания оптических чипов.
Статья: Single-Mode Lasing from Imprinted Halide-Perovskite Microdisks. Alexey Zhizhchenko et al. ACS Nano, 7th of March
