সম্প্রতি, ঝেজিয়াং বিশ্ববিদ্যালয়ের অপটিক্যাল সায়েন্স অ্যান্ড ইঞ্জিনিয়ারিং/ইন্টারন্যাশনাল জয়েন্ট কলেজের কলেজ অফ অপটিক্যাল সায়েন্স অ্যান্ড ইঞ্জিনিয়ারিং-এর অধ্যাপক ডি ডেভিড, গবেষক জোউ চেন এবং অধ্যাপক ঝাও বাওদানের নেতৃত্বে একটি দল বিশ্বের প্রথম বৈদ্যুতিকভাবে চালিত পেরোভস্কাইট লেজার তৈরি করেছে। এই "দ্বৈত-গহ্বর" লেজারটি দুটি অপটিক্যাল মাইক্রোক্যাভিটিকে একীভূত করে, একটি কম-থ্রেশহোল্ড পেরোভস্কাইট সিঙ্গেল-ক্রিস্টাল মাইক্রোক্যাভিটি সাবইউনিটের সাথে একটি উচ্চ-শক্তির মাইক্রোক্যাভিটি পেরোভস্কাইট এলইডি সাবইউনিটকে একক ডিভাইসে একত্রিত করে, একটি মাল্টিলে স্ট্রাকচার তৈরি করে।
এই নতুন ধরনের সেমিকন্ডাক্টর লেজারের ন্যূনতম বর্তমান ঘনত্ব (থ্রেশহোল্ড কারেন্ট) প্রয়োজন 92 A/cm2 লেজার আলো নির্গত করতে, যা সর্বোত্তম জৈব সেমিকন্ডাক্টর লেজারের চেয়ে কম মাত্রার একটি আদেশ। এটি ভাল স্থিতিশীলতাও প্রদর্শন করে এবং 36.2 মেগাহার্টজ ব্যান্ডউইথের দ্রুত মড্যুলেশন অর্জন করতে পারে, এটি চিপ ডেটা ট্রান্সমিশন, কম্পিউটিং এবং বায়োমেডিসিনের মতো অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য প্রতিশ্রুতিশীল করে তোলে। সম্পর্কিত গবেষণাপত্রটি 27 আগস্ট নেচারে প্রকাশিত হয়েছিল।
বিভিন্ন ধরনের লেজার রয়েছে এবং বর্তমানে নতুন লেজার উপাদান যেমন পেরোভস্কাইট সেমিকন্ডাক্টর, অর্গানিক সেমিকন্ডাক্টর এবং কোয়ান্টাম ডট উল্লেখযোগ্য সুবিধা দেখায়। এই উপাদানগুলির মধ্যে, পেরোভস্কাইট সেমিকন্ডাক্টরগুলি তাদের টিউনেবল নির্গমন বর্ণালী (বিভিন্ন রঙ তৈরি করতে সক্ষম) এবং অপটিক্যাল পাম্পিং (যেমন, হালকা-চালিত অবস্থার অধীনে অত্যন্ত কম লেজার নির্গমন থ্রেশহোল্ডের কারণে আলাদা হয়ে থাকে), যা প্রযুক্তিগত অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য তাদের অত্যন্ত প্রতিশ্রুতিশীল করে তোলে।
যাইহোক, একটি বৈদ্যুতিক চালিত পেরোভস্কাইট লেজার তৈরি করা পেরোভস্কাইট অপটোইলেক্ট্রনিক্সের ক্ষেত্রে সবচেয়ে বড় চ্যালেঞ্জ এবং বিশ্বব্যাপী অসংখ্য গবেষণা দল দ্বারা অনুসরণ করা একটি লক্ষ্য।
"বৈদ্যুতিকভাবে চালিত লেজার নির্গমন অর্জনের জন্য, আমরা একটি সমন্বিত দ্বৈত-গহ্বরের কাঠামো উদ্ভাবন করেছি। আমাদের পদ্ধতির মধ্যে রয়েছে একটি উচ্চ-শক্তির মাইক্রোক্যাভিটি পেরোভস্কাইট এলইডি সাবইউনিটের সাথে একটি উচ্চ-গুণমানের একক-ক্রিস্টাল পেরোভস্কাইট সাবইউনিটকে সংহত করা, "ডেভিডের একই ডিভাইসের মাইক্রোক্যাভিটি মাইক্রোক্যাভিটি অথরিটি ব্যাখ্যা করে। কাগজ এই ডিভাইসটি দক্ষতার সাথে বৈদ্যুতিকভাবে উত্তেজিত মাইক্রোক্যাভিটি পেরোভস্কাইট LED দ্বারা উত্পন্ন প্রচুর সংখ্যক ফোটনকে দ্বিতীয় মাইক্রোক্যাভিটিতে যুক্ত করে, যা লেজারের আলো তৈরি করতে একক-ক্রিস্টাল পেরোভস্কাইট লাভের মাধ্যমকে উত্তেজিত করে। এই ইন্টিগ্রেটেড লেজারটি উচ্চ কাপলিং দক্ষতা (82.7%) সহ দুটি অপটিক্যাল মাইক্রোক্যাভিটি নিয়ে গঠিত। বৈদ্যুতিক ডালের অধীনে, মাইক্রোক্যাভিটি পেরোভস্কাইট এলইডি সাবইউনিট প্রায় 2.5 × 10 এর সর্বোচ্চ উজ্জ্বল শক্তি ঘনত্ব তৈরি করে4mW/cm2, প্রায় 2.0×10 এর একটি অতি-উচ্চ দীপ্তির সমতুল্য5W/sr/m2. এই অপটিক্যাল শক্তি কার্যকরভাবে একক-ক্রিস্টাল পেরোভস্কাইট মাইক্রোক্যাভিটিতে স্থানান্তরিত হয়, লেজার নির্গমনকে সমর্থন করে।
"এই নতুন সেমিকন্ডাক্টর লেজার ইতিমধ্যে উল্লেখযোগ্য প্রযুক্তিগত সম্ভাবনা প্রদর্শন করেছে," ডি ডেভিড উল্লেখ করেছেন। বৈদ্যুতিক উত্তেজনার অধীনে, পেরোভস্কাইট লেজারের থ্রেশহোল্ড কারেন্ট 92 এ/সেমি2, যা সর্বোত্তম বৈদ্যুতিক চালিত জৈব লেজারের চেয়ে কম মাত্রার একটি আদেশ। অধিকন্তু, বৈদ্যুতিকভাবে চালিত পেরোভস্কাইট লেজারটি জৈব লেজারের তুলনায় ভাল প্রজননযোগ্যতা এবং স্থিতিশীলতা প্রদর্শন করে এবং 36.2 মেগাহার্টজ ব্যান্ডউইথের সাথে দ্রুত মড্যুলেশন অর্জন করতে পারে।
বৈদ্যুতিকভাবে চালিত পেরোভস্কাইট লেজারগুলি বিভিন্ন অ্যাপ্লিকেশনে ব্যবহার করা যেতে পারে, যেমন অপটিক্যাল ডেটা ট্রান্সমিশন, এবং সমন্বিত ফোটোনিক চিপস এবং পরিধানযোগ্য ডিভাইসগুলিতে সুসংগত আলোর উত্স হিসাবে কাজ করতে পারে। দলটি আবিষ্কার করেছে যে ডিভাইসটি 36.2 মেগাহার্টজ ব্যান্ডউইথের বৈদ্যুতিক ডালের মাধ্যমে দ্রুত সংশোধিত হতে পারে। প্রতিরোধের-ক্যাপাসিট্যান্স (RC) ধ্রুবককে ন্যূনতম করার জন্য ডিভাইসের কার্যকরী এলাকা কমিয়ে এবং তাপ অপচয় উন্নত করতে একটি সিলিকন সাবস্ট্রেট ব্যবহার করে এই মড্যুলেশন রেট অর্জন করা হয়।
ঝাও বাওদান বলেছেন, "ভবিষ্যতে, ডিভাইসের গিগাহার্টজ-স্তরের উচ্চ-গতি অর্জনের জন্য আমাদের মাইক্রোক্যাভিটি পেরোভস্কাইট এলইডি সাবুনিটের ন্যানোসেকেন্ড-স্কেল স্বতঃস্ফূর্ত বিকিরণ জীবনকালের সীমাবদ্ধতা অতিক্রম করতে হবে।"
"বর্তমান 'ইন্টিগ্রেটেড পাম্পিং' আর্কিটেকচার থেকে একটি সহজ লেজার ডায়োড কাঠামোতে রূপান্তর ভবিষ্যতের গবেষণার জন্য গুরুত্বপূর্ণ হবে, কারণ এটি আরও কমপ্যাক্ট এবং স্কেলযোগ্য অপটোইলেক্ট্রনিক অ্যাপ্লিকেশনগুলিকে সক্ষম করবে," ডি ডেভিড যোগ করেছেন।