We report optically pumped room temperature single mode laser that contains a thin film of hybrid perovskite, an emerging photonic material, as gain medium. Two-dimensional square lattice photonic crystal (PhC) backbone structure enables single mode laser operation via a photonic bandedge mode, while a thin film of methyl-ammonium lead iodide (CH3NH3PbI3) spin-coated atop provides optical gain for lasing. Two kinds of bandedge modes, Γ and M, are employed, and both devices laser in single mode at similar laser thresholds of ∼200 μJ/cm2 in pulse energy density. Polarization dependence measurements reveal a clear difference between the two kinds of bandedge lasers: isotropic for the Γ-point laser and highly anisotropic for the M-point laser. These observations are consistent with expected modal properties, confirming that the lasing actions indeed originate from the corresponding PhC bandedge modes.

1.
S. D.
Stranks
,
G. E.
Eperon
,
G.
Grancini
,
C.
Menelaou
,
M. J. P.
Alcocer
,
T.
Leijtens
,
L. M.
Herz
,
A.
Petrozza
, and
H. J.
Snaith
,
Science
342
,
341
(
2013
).
2.
G.
Xing
,
N.
Mathews
,
S.
Sun
,
S. S.
Lim
,
Y. M.
Lam
,
M.
Grätzel
,
S.
Mhaisalkar
, and
T. C.
Sum
,
Science
342
,
344
(
2013
).
3.
C.
Wehrenfennig
,
G. E.
Eperon
,
M. B.
Johnston
,
H. J.
Snaith
, and
L. M.
Herz
,
Adv. Mater.
26
,
1584
(
2014
).
4.
F.
Deschler
,
M.
Price
,
S.
Pathak
,
L. E.
Klintberg
,
D.-D.
Jarausch
,
R.
Higler
,
S.
Hüttner
,
T.
Leijtens
,
S. D.
Stranks
,
H. J.
Snaith
,
M.
Atatüre
,
R. T.
Phillips
, and
R. H.
Friend
,
J. Phys. Chem. Lett.
5
,
1421
(
2014
).
5.
Z.-K.
Tan
,
R. S.
Moghaddam
,
M. L.
Lai
,
P.
Docampo
,
R.
Higler
,
F.
Deschler
,
M.
Price
,
A.
Sadhanala
,
L. M.
Pazos
,
D.
Credgington
,
F.
Hanusch
,
T.
Bein
,
H. J.
Snaith
, and
R. H.
Friend
,
Nat. Nanotechnol.
9
,
687
(
2014
).
6.
G.
Xing
,
N.
Mathews
,
S. S.
Lim
,
N.
Yantara
,
X.
Liu
,
D.
Sabba
,
M.
Grätzel
,
S.
Mhaisalkar
, and
T. C.
Sum
,
Nat. Mater.
13
,
476
(
2014
).
7.
A.
Kojima
,
K.
Teshima
,
Y.
Shirai
, and
T.
Miyasaka
,
J. Am. Chem. Soc.
131
,
6050
(
2009
).
8.
W. S.
Yang
,
J. H.
Noh
,
N. J.
Jeon
,
Y. C.
Kim
,
S.
Ryu
,
J.
Seo
, and
S. I.
Seok
,
Science
348
,
1234
(
2015
).
9.
M. M.
Lee
,
J.
Teuscher
,
T.
Miyasaka
,
T. N.
Murakami
, and
H. J.
Snaith
,
Science
338
,
643
(
2012
).
10.
H.
Zhou
,
Q.
Chen
,
G.
Li
,
S.
Luo
,
T.-B.
Song
,
H.-S.
Duan
,
Z.
Hong
,
J.
You
,
Y.
Liu
, and
Y.
Yang
,
Science
345
,
542
(
2014
).
11.
N.-G.
Park
,
J. Phys. Chem. Lett.
4
,
2423
(
2013
).
12.
H.
Zhu
,
Y.
Fu
,
F.
Meng
,
X.
Wu
,
Z.
Gong
,
Q.
Ding
,
M. V.
Gustafsson
,
M. T.
Trinh
,
S.
Jin
, and
X.-Y.
Zhu
,
Nat. Mater.
14
,
636
(
2015
).
13.
Q.
Liao
,
K.
Hu
,
H.
Zhang
,
X.
Wang
,
J.
Yao
, and
H.
Fu
,
Adv. Mater.
27
,
3405
(
2015
).
14.
R.
Dhanker
,
A. N.
Brigeman
,
A. V.
Larsen
,
R. J.
Stewart
,
J. B.
Asbury
, and
N. C.
Giebink
,
Appl. Phys. Lett.
105
,
151112
(
2014
).
15.
S.
Kim
,
S.
Ahn
,
K.
Min
,
S.
Kim
,
H.
Jeon
,
P.
Regreny
, and
C.
Seassal
,
Appl. Phys. Express
6
,
042703
(
2013
).
16.
D.-U.
Kim
,
S.
Kim
,
J.
Lee
,
S.-R.
Jeon
, and
H.
Jeon
,
IEEE Photonics Technol. Lett.
23
,
1454
(
2011
).
17.
V.
Reboud
,
P.
Lovera
,
N.
Kehagias
,
M.
Zelsmann
,
C.
Schuster
,
F.
Reuther
,
G.
Gruetzner
,
G.
Redmond
, and
C. M.
Sotomayor Torres
,
Appl. Phys. Lett.
91
,
151101
(
2007
).
18.
S.
Kim
,
S.
Ahn
,
J.
Lee
,
H.
Jeon
,
P.
Regreny
,
C.
Seassal
,
E.
Augendre
, and
L.
Di Cioccio
,
Opt. Express
19
,
2105
(
2011
).
19.
S.
Kim
,
S.
Kim
,
K.
Hwang
,
H.
Jeon
, and
H. J.
Kim
,
Appl. Phys. Express
4
,
122101
(
2011
).
20.
M.
Jiang
,
J.
Wu
,
F.
Lan
,
Q.
Tao
,
D.
Gao
, and
G.
Li
,
J. Mater. Chem. A
3
,
963
(
2015
).
21.
B. E. E.
Kastenmeier
,
P. J.
Matsuo
,
J. J.
Beulens
, and
G. S.
Oehrleinb
,
J. Vac. Sci. Technol., A
14
,
2802
(
1996
).
22.
M.
Liu
,
M. B.
Johnston
, and
H. J.
Snaith
,
Nature
501
,
395
(
2013
).
You do not currently have access to this content.