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中科院在钙钛矿量子点微纳激光性能提升方面出世

2020-09-23 17:31:52
中科院在钙钛矿量子点微纳激光性能提升方面获得进展

10月14日消息,近日,中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室与重庆大学合作,在实现钙钛矿量子点稳定发光的合成控制及微纳激光性能提升领域取得新进展。相干研究成果以封面文章发表于Advanced Science(2019, DOI: 10.1002/advs.201900412)。

钙钛矿量子点具有优秀的光学性能,如窄带发光、单色性好、荧光量子产率高等特点,在多个领域具有巨大的运用潜力。但是,卤化物钙钛矿量子点对极性溶剂和高温比较敏感,限制了其进一步应用。另外,单个卤化物钙钛矿量子点存在荧光闪烁性,阻碍了其在量子点发光二极管、纳米激光、固态照明等领域的应用。

该研究中,首次将CdS纳米材料对单颗粒的CsPbBr3量子点进行包覆,有效提高了其在高湿度、高温度下的稳定性。通过荧光显微镜技术对包覆前后的量子点进行闪烁性测试,结果表明包覆后的CsPbBr3/CdS量子点出现出明显的非闪烁性特点。研究表明由于CdS壳成功包覆以后,将CsPbBr3量子点中的载流子限制在其表面,从而有效抑制了非辐射俄歇复合,保证了载流子在量子点内部的辐射复合发光,抑制闪烁性。另外,研究小组利用显微光学系统分别对CsPbBr3量子点及CsPbBr3/CdS量子点的自发放大发射及激光性能进行研究。在自发放大发射(ASE)的测试中,包覆后的钙钛矿量子点展现了更优秀的性能,其ASE阈值着落了14%。为进一步探索CsPbBr3/CdS量子点的激光性能,将CsPbBr3/CdS量子点作为增益介质,填充入微毛细管中,在双光子泵浦源的激起下,成功检测到稳定的回音壁模式(WGM)激光,并且该激光出现低阈值、高品质的特点,在纳米激光领域有巨大的运用潜力。

该项研究得到中科院B类先导专项、国家重点研发计划-政府间国际科技创新合作重点专项、中科院“百人计划”、国家自然科学基金等的支持。

图2 (a)纯CsPbBr3量子点的荧光强度波动轨迹图和荧光强度统计图;(b)CsPbBr3/CdS量子点的荧光轨迹图;(c)反荧光漂白曲线;(d和e)纯CsPbBr3量子点和CsPbBr3/CdS量子点在不同时刻的视频截图。

图3(A)CsPbBr3/CdS位列第一量子点 WGM微纳激光发射光谱;(B)发射强度与激起强度的依赖关系,品质因子为1217

关于钙钛矿

钙民实时参与的开放式络互动渗透每一个环节钛矿一般为立方体或8面体形状,具有光泽,浅色到棕色。它们可用于提炼钛、铌和稀土元素,但必须是大量聚集时才有开采价值。

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