[email protected]双元复合钙钛矿:迈向高温稳定激光器

自从1960年第一台激光器诞生以来,激光在人们的生产生活中扮演着非常重要的角色。未来,随着科技的进步,激光器势必朝着小型化、低能耗和可集成的方向发展。然而目前,激光器在正常工作下产生的大量热会降低激光性能甚至损坏激光器。因此,普通激光器都需要采用体积庞大的热管理系统,这限制了激光器的集成化和小型化发展。

采用温度不敏感的激光材料为解决以上难题提供了有效途径。这种材料可以在高温下正常工作,并且激射性能不受温度变化影响,从而规避了复杂的热管理系统。量子限域下的半导体量子点具有独特的电子结构,在理论上将表现出优异的温度不敏感增益特性。然而,现实中胶体量子点表面普遍存在着热敏性的有机配体,使得胶体量子点在高温条件下不能产生受激辐射。

近期,南京理工大学新型显示材料与器件工信部重点实验室曾海波教授和新加坡南洋理工大学孙汉东教授合作设计了新型的CsPbBr3@Cs4PbBr6双元复合钙钛矿。该材料由没有表面配体的CsPbBr3纳米颗粒镶嵌在宽禁带Cs4PbB6基质中构成。其中,Cs4PbBr6既起到保护CsPbBr3发光材料,使其免予遭受外界环境影响的作用,也有效阻碍了CsPbBr3颗粒间的团聚和融合,从而充分提高了CsPbBr3的热稳定性。研究发现该双元复合钙钛矿具有较低的光学增益阈值,在150 oC 高温下仍保持良好的光学增益特性,特征温度高达260 K. 此外,该材料的受激辐射波长不随温度变化而改变,保证了激光的色度稳定性。基于该双元复合钙钛矿,研究人员研发了在100 oC高温下可正常工作20分钟的垂直腔面发射激光器。

该成果不仅意味着对温度不敏感激光器的研究向前迈进了一大步,也为新型光电器件的发展提供 了新思路和新可能。相关论文在线发表在Small (DOI: 10.1002/smll.201701587)上,共同第一作者为王跃博士和余德见博士生。

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