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2020年2月21日
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《Small》高亮报道刘斌、张荣教授课题组在纳米激光器方面的研究工作

半导体电子器件与集成电路芯片极大地推动了现代社会科学与技术的发展,也改变了人们的生活方式。光与电相互作用及其有效调控一直是半导体领域核心的研究方向之一。自激光器发明以来,其微型化一直是研究热点,其目的是获得更小体积、更高调制速度和更低功耗的激光器。基于芯片光互连应用迫切需求将激光光源的尺寸缩小至接近微纳电子器件,同时要求其功耗能够远小于电互连。近年来,微型激光器的研究获得了相当进展,报道了垂直腔面发射激光器、微盘激光器、光子晶体激光器和纳米线激光器等。但是此类激光器仍然受到传统光学衍射极限的限制,使得器件每个维度的尺寸难以小于半波长。等离激元纳米激光器是一种超小尺寸的新型激光器,其主要利用金属中自由电子振荡形成的表面等离激元,实现激子的放大受激辐射效应。从而使得其器件的物理尺寸能够远小于波长,有望实现亚微米尺寸的光互联集成芯片。

南京大学电子科学与工程学院刘斌、张荣教授团队通过设计III族氮化物半导体材料结合金属-氧化物-半导体(MOS)共振腔结构,成功研制出超低阈值的亚波长纳米激光器,并且实现了电子束泵浦的深紫外-可见光波段纳米激光器,实验上首次观测到亚微米波长激光光源的干涉现象,证明了纳米激光器的时间-空间相干性,并阐明了偶极子与等离激元极化子耦合的物理图像。

本工作以“Electron Beam Driven III-Nitride Plasmonic Nanolasers in the Deep-UV and Visible Region” 为题于2019年12月在线发表于《Small》 (https://doi.org/10.1002/smll.202070001),并被遴选为《Small》“十五周年庆”特别期刊的正封面高亮论文。南京大学电子科学与工程学院陶涛副研究员和南京邮电大学电子与光学工程学院教师智婷博士为本论文的共同第一作者,南京大学刘斌教授、陈鹏教授和张荣教授为共同通讯作者。相关工作得到了郑有炓院士和施毅教授的指导,得到了陈敦军教授、谢自力教授和任芳芳教授的大力支持。本工作是在国家科技部重点研发计划、国家自然科学基金、江苏省科技计划等项目资助下完成的。