最新进展研究——表面等离激元辅助的金属卤化物钙钛矿微纳激光器

激光不仅对科学技术领域带来了重大的变革,同时在日常生活中也发挥着极其重要的作用。随着纳米科学和技术的不断进步,人们可以在低维半导体结构如括量子点、纳米线、纳米片中实现荧光的激射,构成物理尺寸在微米到纳米级别的小型激光器,简称微纳激光器。低功耗、多波段、高品质微纳激光器对于发展芯片互连、量子信息、高分辨生物成像及激光显示技术至关重要。

近年来,金属卤化物钙钛矿因其低廉制备成本、简易可调的光学带隙、高吸收与增益系数、高缺陷容忍度、高量子产率等优点,为微纳激光器件设计提供了新的研究平台。表面等离激元是在金属介质界面的自由电子集体振荡波,它可以突破光学衍射极限,诱导高强度局域电磁场,从而在发展亚波长激光器、低功耗激光器方面极具潜力。近期,北京大学工学院材料科学与工程系张青课题组总结了金属表面等离激元辅助的钙钛矿微纳激光器件的研究进展。主要包括两方面进展:(1)表面等离激元辅助钙钛矿光子激光器的进展,人们发现利用贵金属微纳米结构中的表面等离激离激元可有效降低激光器的阈值,调控激光器的阈值和工作波段;(2)以钙钛矿纳米材料为光学增益介质,金属结构为纳腔的表面等离激元纳米激光器的研究进展,得益于钙钛矿的高光学增益,科研人员设计出了室温工作的红绿表面等离激元纳米激光器。最后,文章讨论了钙钛矿激光器实用化的三大挑战如结构稳定性差、电泵浦激光器、大规模制备工艺等,并对未来基于表面等离激元实现实用化钙钛矿微纳激光器的前景进行展望。

相关论文在线发表在Advanced Optical Materials (DOI: 10.1002/adom.201900279)上。