基于钙钛矿材料新型角锥棱镜微腔的室温纳米激光器

卤化物钙钛矿材料在太阳能电池和光电子器件等领域有着非常广阔的前景。钙钛矿是一种直接带隙半导体材料，因具有带隙可调、吸收系数大、光学增益高、量子产率高以及缺陷态密度低等优点，使其成为设计微纳激光器和光电探测器的理想材料。其中，钙钛矿纳米线、纳米片和量子点等微纳结构，具有极低的激光阈值，其发光波长的调谐范围可以覆盖可见光到近红外波段，因此在微纳激光器和集成光电子学领域有着极其重要的应用前景。

近期，国家纳米科学中心标准与检测重点实验室的刘新风课题组与阿卜杜拉国王科技大学吴韬教授合作，使用化学气相沉积法成功在云母衬底上生长出具有高光学质量和稳定性的钙钛矿CH3NH3PbBr3单晶纳米三角锥材料，并在室温的条件下实现了激光。该结构形成了一种天然角锥棱镜微腔，其荧光光谱中出现许多有规律的振荡模式，通过理论计算与软件模拟相结合，作者提出了一种新型的法布里-珀罗谐振腔（F-P）模型来完美诠释了角锥棱镜微腔中的光学振荡模式，在80到200 K的低温条件下实现了激射；另一方面，通过在云母基底上镀银膜的改良方法大幅度降低其激光阈值（从92到26 μJ/cm2），最终在室温的条件下实现了激射。研究表明，这些天然形成的角锥棱镜钙钛矿CH3NH3PbBr3纳米结构在定向发射器和高密度激光阵列等方面都有很大的潜力。这种钙钛矿纳米晶体材料也是开发基本光电子器件甚至是用于研究量子光学中的光与物质相互作用的理想选择。

相关工作发表在Small（DOI: 10.1002/smll.201703136）上，第一作者为国家纳米科学中心标准与检测重点实验室的博士后米阳和阿卜杜拉国王科技大学的刘志雄。

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