Квазидвумерный перовскит дал спин-поляризованную генерацию ниже 200 K при времени жизни спина 35,4 пс

Исследователи сообщили в Science Advances о спин-поляризованной генерации в квазидвумерных (quasi-2D) перовскитах, которую удалось получить подавлением быстрой спиновой релаксации через регулирование триплетных экситонов. По данным авторов, генерация реализована ниже 200 K, а её порог на 30,2% ниже, чем при линейно поляризованном возбуждении doi.orgScience Advancesdoi.orgОткрыть источник ↗. В материалах использованы органические катионы фенилэтиламмония (PEA) и 1-нафтилметиламина (NMA).

Спин-поляризованные лазеры рассматривают для интегральных фотонных устройств защищённой связи, оптических межсоединений и других оптических приборов. Квазидвумерные перовскиты считаются кандидатами, поскольку их возможная структурная инверсионная асимметрия должна давать сильное спин-орбитальное взаимодействие (SOC), которое облегчает инжекцию спина и спиновое расщепление электронных зон doi.orgScience Advancesdoi.orgОткрыть источник ↗.

Механизм спиновой релаксации

Сильное SOC означает компромисс между инжекцией спина и временем его жизни. Поэтому сложно сохранить спиновую поляризацию в режиме генерации и при этом удержать оптическое усиление. Авторы определили механизм Бира — Аронова — Пикуса (BAP) как основной канал спиновой релаксации, который мешает спин-поляризованной генерации в квазидвумерных перовскитах doi.orgScience Advancesdoi.orgОткрыть источник ↗.

Триплетные экситоны и результат

Авторы модулировали обратную интеркомбинационную конверсию триплетных экситонов. В итоге ключевую роль начал играть механизм Дьяконова — Переля (DP), и при 77 K появилось новое, более долгое время жизни спина — 35,4 пс. Это примерно в пять раз больше, чем при релаксации по механизму BAP doi.orgScience Advancesdoi.orgОткрыть источник ↗.

В заключении авторы указывают, что работа подчёркивает потенциал квазидвумерных перовскитов на основе PEA для спин-поляризованной генерации и способствует развитию перовскитных спинтронных устройств doi.orgScience Advancesdoi.orgОткрыть источник ↗.