Учёные Варшавского университета, совместно с исследователями из Польши, Италии, Исландии и Австралии, достигли значительного прогресса в области нелинейной фотоники и квантовой обработки сигналов. Их результаты, опубликованные в журнале Nature Materials, демонстрируют создание перовскитовых кристаллов с контролируемыми формами, которые могут функционировать как волноводы, соединители, разветвители и модуляторы при комнатной температуре.
Эти перовскитовые кристаллы, выращенные с использованием микрофлюидного метода, формируются из раствора в узких полимерных формах, что даёт возможность контролировать их размеры и формы. Совмещение этого подхода с атомарно гладкими шаблонами из арсенида галлия позволило получить высококачественные монокристаллы.
Профессор Барбара Пентка с кафедры физики Варшавского университета отметила: «Перовскиты демонстрируют большую универсальность — от поликристаллических слоёв и нано- до микрокристаллов и объёмных кристаллов. Их применение варьируется от солнечных батарей до лазеров».
Один из ключевых материалов, использованных в исследовании, — это цезий-свинец-бромид (CsPbBr3), идеальный полупроводник для оптических приложений благодаря высокой энергии связи экситона и сильному осцилляторному взаимодействию. Это позволяет существенно улучшить взаимодействия, снижая необходимую энергию для нелинейного усиления света.
Исследователи также зафиксировали краевой эффект, связанный с формированием экситон-поляритонного конденсата, квазичастиц, обладающих одновременно световыми и материальными свойствами.
Профессор Пентка пояснила: «Длина волны излучаемого света изменяется за счёт сильных взаимодействий света с материей, что свидетельствует о формировании неравновесного конденсата Бозе-Эйнштейна экситон-поляритонов».
Доктор Хельги Сигурдссон из Научного института Исландского университета в Рейкьявике добавил: «Высокая когерентность сигналов света, излучаемого с краёв и углов, зафиксированная при дальнепольной фотолюминесценции и спектроскопии с угловым разрешением, подтверждает существование когерентного, макроскопически протяжённого поляритонного конденсата».
Эти открытия прокладывают путь к будущим устройствам, способным работать на уровне отдельных фотонов, интегрируя нанолазеры с волноводами и иными элементами на одном чипе. Профессор Михал Матушевский из Центра теоретической физики Польской академии наук заключил: «Мы предвидим, что наши открытия откроют путь к разработке устройств, функционирующих на уровне отдельных фотонов».
Перовскиты могут сыграть ключевую роль в эволюции оптических технологий, а разработанные структуры могут быть совместимы с кремниевой технологией, что значительно увеличивает их коммерческую привлекательность.
Источник: iXBT
