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凝聚态物理 > 中尺度与纳米尺度物理

arXiv:2505.00464v1 (cond-mat)
[提交于 2025年5月1日 ]

标题: 稳定自充电的钙钛矿量子棒用于近零阈值液体激光器

标题: Stable self-charged perovskite quantum rods for liquid laser with near-zero threshold

Authors:Jialu Li (1), Xue Han (1), Wenjie Wang (2), Jinhui Wang (1), Tingting Zhang (2), Yuting Wu (3), Guofeng Zhang (1), Bin Li (1), Changgang Yang (1), Wenli Guo (1), Mi Zhang (1), Ruiyun Chen (1), Chengbing Qin (1), Jianyong Hu (1), Zhichun Yang (1), Shaoding Liu (2), Yue Wang (3), Yunan Gao (4), Jie Ma (1), Liantuan Xiao (1), Suotang Jia (1) ((1) State Key Laboratory of Quantum Optics Technologies and Devices, Institute of Laser Spectroscopy, Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University (2) Key Lab of Advanced Transducers and Intelligent Control System of Ministry of Education, Taiyuan University of Technology (3) School of Microelectronics, College of Materials Science and Engineering, Nanjing University of Science and Technology (4) State Key Laboratory for Mesoscopic Physics and Frontiers Science Center for Nano-optoelectronics, School of Physics, Peking University)
摘要: 胶体量子点(QDs)是很有前景的光学增益材料,需要进一步降低阈值以发挥其全部潜力。虽然理论上QD充电可以将阈值降到零,但其效果受到强烈的奥格再结合和不稳定充电的限制。在此,我们理论揭示了最小化激光阈值的最佳充电数量与奥格再结合组合。实验上,我们通过状态工程和Mn掺杂策略开发了稳定的自充电钙钛矿量子棒(QRs)作为QDs的替代品。前所未有的两个数量级的非辐射奥格再结合减少使得QRs能够支持高达6的足够充电数量。然后使用纳秒脉冲的准连续泵浦实现了QR液体激光,阈值接近于零,为0.098,这是所有报道的QD激光器中最低的阈值。这些成就展示了特殊设计的QRs作为优秀增益介质的潜力,并为其潜在应用铺平了道路。
摘要: Colloidal quantum dots (QDs) are promising optical gain materials that require further threshold reduction to realize their full potential. While QD charging theoretically reduces the threshold to zero, its effectiveness has been limited by strong Auger recombination and unstable charging. Here we theoretically reveal the optimal combination of charging number and Auger recombination to minimize the lasing threshold. Experimentally, we develop stable self-charged perovskite quantum rods (QRs) as an alternative to QDs via state engineering and Mn-doping strategy. An unprecedented two-order-of-magnitude reduction in nonradiative Auger recombination enables QRs to support a sufficient charging number of up to 6. The QR liquid lasing is then achieved with a near-zero threshold of 0.098 using quasi-continuous pumping of nanosecond pulses, which is the lowest threshold among all reported QD lasers. These achievements demonstrate the potential of the specially engineered QRs as an excellent gain media and pave the way for their prospective applications.
主题: 中尺度与纳米尺度物理 (cond-mat.mes-hall) ; 应用物理 (physics.app-ph); 光学 (physics.optics)
引用方式: arXiv:2505.00464 [cond-mat.mes-hall]
  (或者 arXiv:2505.00464v1 [cond-mat.mes-hall] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2505.00464
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

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来自: Guofeng Zhang [查看电子邮件]
[v1] 星期四, 2025 年 5 月 1 日 11:31:09 UTC (1,468 KB)
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