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微纳结构单模激光研究取得进展

作者:GOGO体育 时间:2021-08-31 00:28
本文摘要:近日,中国科学院上海光学精密机械研究所激光与红外材料实验室研究员张龙、董红星领衔的微结构与光物理研究团队与南京晓庄学院、中国科学院技术物理研究所等国内研究机构合作在微纳单模激光研究领域获得新进展。该团队创意明确提出并制取了一种新型仅有无机钙钛矿RbPbBr3材料,通过理论仿真与实验解析了钙钛矿材料的相态改变过程及其内在化学机制,并基于钙钛矿RbPbBr3材料顺利构建高品质、蓝光单模激光的输入。

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近日,中国科学院上海光学精密机械研究所激光与红外材料实验室研究员张龙、董红星领衔的微结构与光物理研究团队与南京晓庄学院、中国科学院技术物理研究所等国内研究机构合作在微纳单模激光研究领域获得新进展。该团队创意明确提出并制取了一种新型仅有无机钙钛矿RbPbBr3材料,通过理论仿真与实验解析了钙钛矿材料的相态改变过程及其内在化学机制,并基于钙钛矿RbPbBr3材料顺利构建高品质、蓝光单模激光的输入。涉及论文公开发表在《德国应用化学》[AngewandteChemieInternationalEdition,58,201910617(2019)]。钙钛矿材料由于其在可见光谱区不具备低吸取、低荧光升空、长光谱回声等出色特性,近年来倍受注目。

近期研究堪称指出钙钛矿材料比起以往光学材料不具备出色的光学增益特性,这使其在微纳激光领域不具备极大的研究价值及应用于前景。钙钛矿材料中无机钙钛矿材料地位尤为重要,其较好的化学稳定性及大激子结合能更为不利于高品质微纳激光的输入。

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但是,受限于容限因子常数t>0.8的容许,目前唯有钙钛矿互为CsPbX3顺利应用于微纳激光的研究。Rb作为Cs同主族元素,未来将会替代Cs制备仅有无机钙钛矿互为RbPbX3材料。

此外,由于其坚硬的晶格结构,钙钛矿材料更容易再次发生互为改变,热力学的研究对于解读钙钛矿材料出色特性的来源至关重要。但是,现行研究对于钙钛矿材料热力学过程及机理的解析另有许多严重不足,特别是在在钙钛矿-非钙钛矿热力学中材料的光学特性往往再次发生极大转变,尚待研究人员更进一步探寻。

RbPbBr3的容限因子为0.78,非常适合解析钙钛矿-非钙钛矿热力学的过程及化学机制,并且钙钛矿互为RbPbBr3不具备较好光学特性,不利于构建高品质微纳激光输入,但是显的全无机钙钛矿互为RbPbBr3在制备方面面对相当大挑战。该项研究中,研究人员首先通过理论仿真解析了钙钛矿互为与非钙钛矿互为RbPbBr3的晶体结构、XRD散射图谱及能带结构。理论解析获得钙钛矿互为和非钙钛矿互为RbPbBr3分别展现出为必要和间接带上隙,并且理论解析其钙钛矿互为构成条件。

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基于改良的气相传输冷凝技术,融合热处理工艺,研究人员顺利制取出有了高品质亚微米尺度三维球形RbPbBr3,并在实验中构建了非钙钛矿-钙钛矿互为改变,钙钛矿互为RbPbBr3光学性能出色。研究人员通过系统研究RbPbBr3钙钛矿-非钙钛矿互为改变再次发生的实验条件及化学机制,解析了无机钙钛矿材料相态改变的详尽过程并阐述了其内在化学机制,为钙钛矿材料的互为平稳以及光学性质的研究奠下了扎实的理论及实验基础。

无机钙钛矿RbPbBr3微球表面平滑、结构规则、尺寸高效率,在460nm不具备较好的荧光吸取及升空性质,可同时用作增益介质及光学微腔构建微纳激光输入。研究人员在高品质RbPbBr3微球腔内构建了高品质、较宽比特率蓝光单模激光输入。

该研究理论融合实验,阐述了钙钛矿材料热力学的详尽过程及其内在化学机制,并将新型仅有无机钙钛矿RbPbBr3应用于高品质单模激光输入,为更进一步解析钙钛矿材料晶体结构与光电性能的联系及互为平稳的研究获取了扎实的理论及实验基础,对高品质微纳激光器件、多色激光器及激光表明等的研究具备最重要意义。涉及工作获得国家自然科学基金委、上海市启明星项目的反对。


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