激子极化激元诱导连续光泵浦纳米带绿光激光器 | 中国半导体十大研究进展候选推荐（2020-033）
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工作简介
半导体微纳激光是低功耗、集成及柔性光电信息技术发展的核心驱动光源。然而由于表界面非辐射损耗、有限的增益体积等问题，半导体纳米结构的激光基本需使用脉冲光为激励源，尤其在绿光波段。如何降低工作阈值，实现连续光泵浦甚至电泵浦激光是该领域的关键科学问题。
北京大学工学院材料科学与工程系张青研究员课题组与多个单位合作，引入激子极化激元（以下简称极化激元），实现了一种绿光波段、连续光泵浦的半导体纳米带激光器，并揭示了极化激元降低激光阈值的作用机制。利用空间分离泵浦-探测荧光光谱、增益-损耗分析、热动力学分析等手段，他们发现极化激元有效地降低了光传播的群速度和相速度，其群折射率在78 K时可达43.7。这显著提高了光学模式的限制因子，减少了透射损耗，从而降低激射阈值，从而实现连续光泵浦工作（典型阈值低于10 kW•cm-2）。该激光的阈值在78 K下低至2.6 kW•cm-2，为目前钙钛矿微纳激光器报道的最低值，显著低于同波段其他类型半导体材料。工作同时指出使用超薄的纳米片、高导热衬底（如蓝宝石）也是实现连续光泵浦激光的关键。该文系统地分析了极化激元对半导体微纳结构激射阈值的影响，立足光物理及器件物理，为构筑低功耗片上微型激光和柔性激光源提供了思路。
图. a.连续光泵浦半导体纳米带绿光激光器示意图(上)， CsPbBr3纳米带连续光泵浦激光光谱(下)；b.不同温度下纳米带发光的能量-波矢色散曲线；c. 群折射率、相折射率与能量、温度的依赖关系；d. 模式束缚因子、材料损耗、材料增益及理论阈值与温度的依赖关系。
研究成果于2020年8月3日以“Role of the Exciton–Polariton in a Continuous-Wave Optically Pumped CsPbBr3 Perovskite Laser”为题发表在Nano Letters上（Nano Lett. 2020, 20, 9, 6636–6643），博士生尚秋宇为第一作者，张青研究员为通讯作者。
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主要作者简介
现为北京大学工学院材料科学与工程系博士四年级研究生。
本科和博士分别毕业于中国科学技术大学（2005年）和清华大学（2010年），2011-2016年于新加坡南洋理工大学做博士后，2016年加入北京大学工学院材料科学与工程系。
主要研究方向是半导体光学和纳米光学，目前在Nature Photonics、Nature Communications、Nano Letters、Advanced Materials及Physical Review Letters等期刊发表论文100余篇。现担任《半导体学报》青年编委，中国材料学会青年工作委员会青年理事，曾担任《Science China Materials》、《Photonics Research》、《中国激光》杂志客座编辑，获得中国化学会纳米化学专业委员会-Wiley“纳米化学新锐奖”（2018），入选《Journal of Materials Chemistry C》的Emerging Investigator（2019），《Nano Research》青年科学家奖（2020）。
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原文传递
详情请点击论文链接: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.0c02462
《半导体学报》简介：
《半导体学报》是中国科学院主管、中国电子学会和中国科学院半导体研究所主办的学术刊物，1980年创刊，首任主编是王守武院士，黄昆先生撰写了创刊号首篇论文，2009年改为全英文刊Journal of Semiconductors（简称JOS），同年开始与IOPP英国物理学会出版社合作向全球发行。现任主编是中科院副院长、国科大校长李树深院士。2019年，JOS入选“中国科技期刊卓越行动计划”。2020年，JOS被EI收录。
“中国半导体十大研究进展”推荐与评选工作简介：
《半导体学报》在创刊四十年之际，启动实施 “中国半导体年度十大研究进展”的推荐和评选工作，记录我国半导体科学与技术研究领域的标志性成果。以我国科研院所、高校和企业等机构为第一署名单位，本年度公开发表的半导体领域研究成果均可参与评选。请推荐人或自荐人将研究成果的PDF文件发送至《半导体学报》电子邮箱：jos@semi.ac.cn，并附简要推荐理由。被推荐人须提供500字左右工作简介，阐述研究成果的学术价值和应用前景。年度十大研究进展将由评审专家委员会从候选推荐成果中投票产生，并于下一年度春节前公布。
JOSarXiv预发布平台简介：
半导体科技发展迅猛，科技论文产出数量逐年增加。JOSarXiv致力于为国内外半导体领域科研人员提供中英文科技论文免费发布和获取的平台，保障优秀科研成果首发权的认定，促进更大范围的学术交流。JOSarXiv由《半导体学报》主编李树深院士倡导建立，编辑部负责运行和管理，是国内外第一个专属半导体科技领域的论文预发布平台，提供预印本论文存缴、检索、发布和交流共享服务。
JOSarXiv于2020年1月1日正式上线（http://arxiv.jos.ac.cn/），通过《半导体学报》官网（http://www.jos.ac.cn/）亦可访问。敬请关注和投稿！
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