Учёные из ИТМО, Сколтеха и НИУ ВШЭ первыми в мире создали перовскитный лазер, работающий напрямую от электрического тока. В отличие от обычных лазеров, которым для работы требуется внешняя подсветка — другой лазер или мощная лампа, — новая разработка подключается к источнику тока как обычный светодиод. 

Ключевая проблема, которую решили учёные, — разрушение кристаллов перовскита под действием тока из-за перегрева и контакта с металлическими электродами. Команда заменила металлические электроды одностенными углеродными нанотрубками — этот материал не вступает в разрушительное взаимодействие с перовскитом и лучше отводит тепло.

Рабочий элемент лазера — перовскитный пластинчатый микрокристалл — вырастили прямо из химического раствора методом контролируемой кристаллизации. Это значительно проще и дешевле традиционного послойного нанесения материалов в вакуумных камерах. Выращенный кристалл поместили между двумя брэгговскими зеркалами, которые удерживают свет внутри структуры, заставляя его многократно проходить через перовскит и усиливаться перед выходом наружу.

В ходе лабораторных испытаний порог лазерной генерации достигли при постоянном токе всего 60 микроампер. До этого эксперимента прямое электрическое возбуждение перовскитного лазера оставалось нерешённой задачей в мировой научной среде.

Пока устройство работает только при экстремально низкой температуре около –265 °C, что ограничивает его практическое применение. Исследователи планируют добиться стабильной работы при комнатной температуре — для этого необходимо улучшить отвод тепла от кристалла и повысить устойчивость материалов. В перспективе такие лазеры можно будет размещать прямо на микрочипах и использовать в портативной электронике, оптических сенсорах и квантовых устройствах.