在直流电驱动下工作的非外延钙钛矿极化子激光二极管

《Nature》：Non-epitaxial perovskite polariton laser diode operating under direct current

　　

摘要

在基于溶液处理的半导体构成的电泵浦微器件中实现激光发射是一项重大的科学和技术挑战。卤化物钙钛矿为电注入提供了良好的平台¹，因为它们具有光激发的单晶腔体^2、3、4，以及经过预先设计的^5、6或后期处理的微结构^7、8，都已展现出较低的激光阈值。最近，人们利用将高亮度发光二极管与高增益介质集成到同一器件中的成熟技术理念，实现了双腔钙钛矿激光器的间接电泵浦⁹。通过辅助的短光学脉冲直接向钙钛矿发光二极管注入载流子，可引发放大自发辐射¹¹。其他旨在合理设计能够实现高载流子密度的器件结构的尝试^{12、13、14、15}，目前仍未实现激光发射。在此，我们提出了一种实现钙钛矿激光器直接电泵浦的新策略。我们将溶液生长的CsPbBr₃微板与化学性质稳定的单壁碳纳米管电极相结合，并将其嵌入光学微腔中。通过将微器件在恒定电流下冷却至8?K，可形成一种钙钛矿p–i–n二极管，从而在高电流密度下实现平衡的载流子注入。该钙钛矿微腔二极管处于强耦合状态，在65?μA的直流电流作用下即可产生极化子激光。