Sammanhängande ljusemission av endimensionella polaritoner i kvantbrunnens nanokavitet. Över lasertröskeln, interferensmönstret, som är associerad med Fabry-Pérot-kavitetslägen längs nanorodens långa axel (vänster insats), är observerad. De radiella kvantbrunnar integrerade på nanorodens sidovägg (höger insats) ger ökad termisk stabilitet och oscillatorstyrka hos excitoner för att uppnå polaritonlasning vid rumstemperatur. Upphovsman:DGIST
En rumstemperatur polariton nano-laser har visats, tillsammans med flera relaterade forskningsresultat, när det gäller ämnen som polaritonfysik på nanoskala och även applikationer i kvantinformationssystem. Forskningen publicerades i tidskriften, Vetenskapliga framsteg .
DGIST meddelade den 8 maj att en polariton nano-laser som arbetar vid rumstemperatur utvecklades av professor Chang-Hee Chos team vid Institutionen för framväxande materialvetenskap, i samarbete med professor Seong-Ju Park vid GIST och professor Ritesh Agarwal vid University of Pennsylvania. När en excitation av material genom att skapa Coulomb-bundna tillstånd av elektronhålspar (excitoner) starkt interagerar med fotoner, ett makroskopiskt kvanttillstånd av exciton-polaritoner bildas, som tar emot egenskaper hos både ljus och materia, vilket resulterar i mycket energieffektiva sammanhängande ljuskällor, kallas 'polaritonlasrar'. Polaritonlasern drar stor uppmärksamhet som nästa generations laserteknik eftersom den kan fungera med ultralåg effekt. Dock, dess utveckling har varit begränsad på grund av svårigheterna med att kontrollera termisk stabilitet hos excitoner, särskilt i nanoskala enheter.
För att övervinna sådana begränsningar, forskargruppen använde en "kvantbrunn, 'vilket är ett utrymme där elektroner faller lätt. Forskaren Dr Jang-Won Kang vid DGIST producerade en kvantbrunn på sidoväggen av en nanostruktur halvledare och lyckades bibehålla termiskt stabila excitoner även vid rumstemperatur, annars är de stabila endast vid mycket låga temperaturer.
Vidare, kvantbrunnstrukturen bidrog till bildandet av mer effektiva och stabila exciton-polaritontillstånd än tidigare genom att förstärka kopplingen av exciton och ljus inuti nanostrukturen halvledare. Detta skapade en solid grund för professor Chang-Hee Chos team för att utveckla polariton nanolasrar, som är stabila vid rumstemperatur och fungerar med endast 1/10 effekt av befintliga nanolasrar.
Professor Cho uttalade att "Eftersom den nya nanostrukturen halvledare kan öka egenskaperna hos excitoner och därmed exciton-polaritoner, vi kunde utveckla polariton nano-lasrar som kan fungera vid rumstemperatur med denna teknik. Framförallt, Vi är mycket glada eftersom vi nu kan bidra till att bygga en plattform för att studera de fysiska fenomen som är relaterade till exciton-polaritonerna vid rumstemperatur. "
