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超強激光科學卓越創新簡報

(第六十二期)

2019年11月22日

上海光機所在零維鈣钛礦的光物理特性以及微納激光性能方面取得重要進展

  近日,中国科学院上海光学精密机械研究所強場激光物理國家重點實驗室与重庆大学合作,在零维钙钛矿Cs4PbBr6微納激光研究方面取得重要進展。相關研究成果以封底文章發表在[Solar RRL, 2019, DOI: 10.1002/solr.201900127]。

  鈣钛礦材料具有優異的光學性能,如載流子遷移速率大、擴散長度長、吸收系數大、量子效率高等優點,不僅在光伏領域具有優異的表現,在微納激光器以及發光二極管等領域也具有廣泛應用。相比于傳統三維鉛鹵鈣钛礦ABX3,零維結構的鈣钛礦具有較大的激子結合能,較高的量子産率以及獨特而優異的光學性質,在光電領域具有廣闊的應用前景。然而,其發光機理仍存在爭議。

  在這項工作中,研究人員利用飛秒瞬態吸收測量研究了零維鈣钛礦Cs4PbBr6的光物理特性,揭示了Cs4PbBr6中極化子的存在,這提供了綠色熒光是Cs4PbBr6的本質發光而非CsPbBr3雜質的證據。此外,研究小組通過常溫反相微乳液法制備了CsPbBr6鈣钛礦微米片,成功實現了具有低阈值和高品質因數的光泵浦單模激光,暴露在空氣中也具備極佳的穩定性。同時發現通過調節表面活性劑的劑量可以容易地實現CsPbBr3和Cs4PbBr6之間的相變。該研究表明零維鈣钛礦在納米激光領域有巨大的應用潛力。

  該項研究得到了中科院B類先導專項、國家重點研發計劃-政府間國際科技創新合作重點專項、國家自然科學基金等的支持。

1 該工作作爲Solar RRL 20194卷第10期封底文章發表。

2 a)Cs4PbBr6晶體結構。b)瞬态吸收光谱圖。(cSEM形貌圖。 (d) 單模激光。

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