Исследовательская группа из Сколтеха и Университета ИТМО под руководством директора Центра фотоники и фотонных технологий Сколтеха профессора Павлоса Лагудакиса, лауреата премии «Вызов», продемонстрировала перестраиваемое поляритонное излучение при комнатной температуре на кристаллах перовскита CsPbBr3 как перспективную платформу для интеграции в латеральные микрочипы — новую концепцию для полностью оптической интегральной логики, над которой работают в Сколтехе.
Оптические установки / © Пресс-служба Сколтеха
Результаты исследования представлены в журнале Advanced Optical Materials. Экситон-поляритоны — это гибридные состояния света и материи, которые образуются в результате сильного взаимодействия оптических мод микрорезонатора — фотонов — с элементарными возбуждениями материала — экситонами. Для реализации поляритонов в обычных полупроводниковых материалах, таких как арсенид галлия (GaAs), требуются криогенные температуры из-за низкой энергии связи экситонов в этих материалах.
Предшествующие исследования лаборатории в области поляритоники при комнатной температуре проводились преимущественно на особых органических полимерных материалах, основной проблемой которых являлась деградация. В новой работе в качестве альтернативы исследовался неорганический галогенидный перовскит CsPbBr3, для которого характерны высокая энергия связи экситонов, отсутствие деградации и превосходная однородность кристаллической решетки.
«Новая работа представляет собой исследование фундаментальных характеристик, открывающих новые горизонты для приложений: возможность получения перестраиваемого поляритонного излучения на длине волны более 23 нм в зеленой области оптического спектра при комнатной температуре. Спектр излучения перестраивался путем изменения эффективной длины планарного мульти-λ резонатора с помощью устройства точечного сжатия, без изменения положения кристалла относительно пучка накачки.
Возможность широкой спектральной перестройки поляритонного излучения подтверждает универсальность CsPbBr3 как платформы для перспективных технологических разработок, в том числе для интеграции в оптическую логику», — прокомментировал первый автор работы Максим Колкер, стажер-исследователь Лаборатории гибридной фотоники Центра фотоники и фотонных технологий Сколтеха, аспирант программы «Физика» в Сколтехе.
В эпоху быстрых технологических изменений этот прорыв представляет собой значительный шаг вперед. Перспектива разработки высокоскоростных полностью оптических поляритонных логических устройств вызывает особый интерес среди ученых и технологического сообщества. Это открытие вдохновляет исследователей на новые результаты.
Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда «Оптические латеральные логические затворы на основе поляритонных конденсатов в перовскитовых пленках».
