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如圖所示，一束紅色激光照射在印有賓夕法尼亞州立大學學校的標志復制品的卡片上。
自1962發明以來，半導體二極管激光器革新了通信技術，并使CD、DVD和Blu ray器件中的信息存儲和檢索成為可能。這些二極管激光器使用精細的高真空系統中生長的無機半導體。現在，一隊來自賓州州立大學和普林斯頓大學的研究人員已經朝著建立從有機-無機雜化材料的激光二極管邁出了一大步，將為以后的桌面激光器奠定基礎。
通常不把發光二極管作為激光器的一個大的飛躍，Chris Giebink說，他是電氣工程助理教授賓州。本質上，你只需添加鏡像并更努力地驅動它就可以。有機發光二極管在30年前發明，每個人都認為，只要我們有相對有效的有機發光二極管，有機激光二極管將很快跟進。
結果證明，有機二極管激光器確實很難制造。
有機激光二極管具有很多優勢。首先，由于有機半導體相對柔軟和靈活，有機激光器可以被納入無機元素不可能的新形狀因子中。雖然無機半導體激光器在光的波長或顏色上相對有限，但有機激光可以通過剪裁有機分子的結構來產生實驗室中化學家所關心的任何波長。這種可調性在醫療診斷和環境傳感等應用中非常有用。
還沒有人成功地使有機半導體激光器，但關鍵可能涉及的相關材料有機/無機材料已經得到了很多研究人員的關注，在研究界在過去的幾年里。這種混合材料已經負責光伏效率表現很突出，Giebink說。
鈣鈦礦是相當常見的礦物，有著相似的立方晶體結構。有點自相矛盾的是，這些混合鈣鈦礦材料在太陽能電池中運行良好的原因之一是它們是很好的光發射器。出于這個原因，他們也有興趣在LED和激光上的使用。Giebink和他的同事們正在研究是由一個比較大的有機分子材料，并把它局限在無機鈣鈦礦晶格中。
“最終的目標是實現使電驅動的鈣鈦礦型激光二極管，Giebink說。那將是一場改變游戲規則的進展。這是很容易通過光抽運，即使鈣鈦礦材料發射激光，激光照射另一個上。然而，這僅僅是因為我們稱之為激光死亡的現象不太清楚。讓它繼續前進是朝著最終的電動裝置邁出的關鍵一步。我們在最近的研究中發現的是一個奇怪的現象。我們可以完全通過降低材料的溫度來誘導部分相變來避免激光死亡。
近期已經發表在《Nature Photonics》雜志網絡版的論文中，Giebink及其同事報告了第一個在有機-無機鉛鹵化物鈣鈦礦材料的半導體激光連續波研究。
“當我們降低溫度低于相變，我們驚奇的發現材料最初發出的光是從低溫相發出的，但后來100納秒內改變了，并開始從高溫相激發，并持續超過一個小時，Yufei Jia說，她是Giebink實驗室的一名研究生，并且是該論文的主要作者。事實證明，當材料加熱時，雖然大部分材料仍保持在低溫階段，但高溫相的窗口形成了，這就是激光的來源。
在一些無機激光器中，有一些稱為量子威爾斯的窄區域，當電子和空穴落入威爾斯區域時，電荷載流子就會被捕獲。激光的強度取決于量子威爾斯中可以裝多少電荷載流子。在鈣鈦礦材料中，低溫體內部的高溫相包裹體的排列似乎模擬了這些量子威爾斯，并可能對連續激光產生作用。
“但對于這樣的解釋我們還沒有一個定論，”Giebink說。“期中可能是更微妙的事情。”
然而，這些結果確實都指向了一個機會，這種材料或許可以實現混合相的配置，但不再需要真的冷卻到低溫。當前的論文提出了幾點想法，如何可以設計這些材料。下一步是嘗試大的光泵浦激光，直接利用驅動電流與鈣鈦礦結構的激光二極管連接。
