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1D钙钛矿从2D片中挣脱出来 可以生产廉价的激光器

2024-06-19 15:25:24浏览:432来源:中国激光网   

使用简单的溶液沉积制得了极低损耗、化学稳定的钙钛矿纳米线。该技术可以产生光有源波导,因此可以扩展生产用于传感应用的廉价微型激光器。   

卤化铅钙钛矿通常被视为一种很有前途的光伏材料,因为它们的直接带隙使它们比硅更具光学吸收性,并且可以通过改变晶格中的特定阳离子和阴离子来调谐。此外,钙钛矿可以直接从溶液中沉积。原则上,他们也应该制造出色的LED和半导体激光器。   

钙钛矿激光器在10多年前首次被证明,当时美国威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员Song Jin及其同事发现了如何将3D钙钛矿结构转化为纳米线。然而,三维钙钛矿面临着严重的稳定性问题,因为离子倾向于在晶格内迁移。二维有机-无机钙钛矿本质上更稳定——钙钛矿光伏表面通常生长二维“钝化”层,以帮助稳定它们。   

在这项新工作中,研究人员通过分子模板制备了2D钙钛矿的纳米线。“这是一个偶然的发现,”印第安纳州普渡大学的Letian Dou说。“我们团队的主要工作是设计新的阳离子,将它们组装成二维钙钛矿。过去,我们制造了很多共轭结构,使钙钛矿非常稳定。研究人员使用了一种有机阳离子,该阳离子与钙钛矿无机层中的位点形成规则键,在基板上形成平行纳米线的氢键网络,同时抑制其他方向的生长。   

然而,氢键网络实际上太强了,无法切除纳米线。研究人员发现存在晶体缺陷,并怀疑这些缺陷是由于无机晶格中的应变造成的。因此,他们用另一种阳离子取代了有机阳离子,这使得氢键链中出现了一些断裂。他们发现,这产生了原始的纳米线,这些纳米线产生了非常低阈值的激光器,其带隙可以通过改变其他离子来调整。   

“传感器、激光雷达和物联网对低成本激光器的需求很大,”窦说。目前,这种微型激光器只能使用半导体器件(例如砷化镓)来制作,这些器件使用更昂贵的材料,并且必须使用化学气相沉积或分子束外延等复杂技术进行制造。   

Jin 对研究人员从 2D 钙钛矿中创造的纳米线印象深刻。他说,他自己的团队多年来一直想实现这一目标,但无法实现。他告诫说,这里使用的特定技术依赖于定制有机配体,使其锚定在无机层上的精确点上,这可能会阻止其对其他具有所需光物理特性的钙钛矿的适用性。尽管如此,他说,钙钛矿单晶生长能力的提高可能会在不久的将来导致对钙钛矿激光器重新产生兴趣,并得出结论,“从这个角度来看,这是一个非常有用和重要的发展”。

(责任编辑:CHINALASER)
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