CN110838669A - 基于全无机钙钛矿材料的模式可调激光器及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于全无机钙钛矿材料的模式可调激光器及其制备方法和应用。所述的模式可调激光器为生长在氟晶云母片表面的多尺寸CsPbBr3无机卤素钙钛矿微米片，以CsPbBr3无机卤素钙钛矿微米片的长边为光学腔实现定向法布里‑珀罗模式激光，控制微米片宽度实现模式可调激光，调整微米片相对于泵浦激光束的位置实现定向可重复激光性质。本发明操作简便高效，实现的无机卤素钙钛矿微米片激光性能优异，有效弥补了现有的无机卤素钙钛矿微纳材料激光性能重复性差，无法定向发射模式可调激光的不足。

Description

基于全无机钙钛矿材料的模式可调激光器及其制备方法和 应用
技术领域
本发明属于光电子材料应用技术领域，涉及一种基于全无机钙钛矿材料的模式可调激光器及其制备方法和应用。
背景技术
微激光器以其体积小、功耗低的特点，在许多尖端应用领域得到了广泛的关注。在过去一段时间里，传统半导体(如ZnO,GaN等)和新兴半导体(如二维过渡金属硫化物等)在缩小器件尺寸、降低泵浦阈值和降低器件制造成本方面取得了长足的进步。但是由于材料自身的限制，需要通过复杂过程构筑量子阱结构或者添加分布式反馈结构以实现模式可调激光器。因此，寻找具有改进光学增益特性的新材料并构造高性能的微激光器，具有重要的科学和实际应用意义。
无机卤化铅钙钛矿(CsPbX3,X＝Cl,Br,I)由于具有高吸收系数、高缺陷容忍度和在整个可见光波段的波长可调谐性，成为一种极具吸引力并且能应用在微激光器中的光学增益材料。其中将无机卤化铅钙钛矿多晶薄膜置于分布式布拉格反射镜中间可以实现垂直腔体表面激光，而将无机卤化铅钙钛矿量子点涂覆在氧化硅微球表面可以实现回音廊模式(WGM)激光。但是内部缺陷较多的多晶结构使得激光性质不佳。
无机卤化铅钙钛矿单晶微米片既可以作为光学腔又可以作为光增益材料，易于实现高品质WGM模式激光，但是其非定向输出特性严重限制了激光的收集和利用。在无机卤化铅钙钛矿微纳米线中实现的法布里-珀罗模式(F-P)激光通常可以实现定向发射，但是一般为多模激光，色纯度差，稳定性不佳，这些严重制约了钙钛矿材料的实际应用空间
发明内容
针对现有的无机卤素钙钛矿微纳材料激光性能重复性差、无法定向发射模式可调激光的问题，本发明提供一种基于全无机钙钛矿材料的模式可调激光器及其制备方法和应用。
本发明的技术方案如下：
基于全无机钙钛矿材料的模式可调激光器，所述的模式可调激光器为生长在氟晶云母片表面的多尺寸CsPbBr3无机卤素钙钛矿微米片，以CsPbBr3无机卤素钙钛矿微米片的长边为光学腔实现定向法布里-珀罗模式(F-P)激光。
本发明还提供上述基于全无机钙钛矿材料的模式可调激光器的制备方法，具体为：利用化学气相沉积法在氟晶云母衬底表面生长多尺寸的CsPbBr3无机卤素钙钛矿微米片。
进一步地，本发明提供上述基于全无机钙钛矿材料的模式可调激光器的使用方法：
将泵浦激光束垂直照射CsPbBr3无机卤素钙钛矿微米片，通过改变照射区域CsPbBr3无机卤素钙钛矿微米片长边间的距离调控激光的模数。
本发明所述的CsPbBr3无机卤素钙钛矿微米片为规则的矩形单晶。
本发明所述的CsPbBr3无机卤素钙钛矿微米片表面和侧面光滑，粗糙度小于1纳米。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明的方法操作简便高效，实现的无机卤素钙钛矿微米片激光性能优异，其中激光线宽达到0.41纳米，品质因子达到1300，极化度达到71％，是高质量F-P激光。同时泵浦激光束相对于CsPbBr3的无机卤素钙钛矿微米片轴向移动，可以使得激光自由光谱范围、激光波长、线宽以及品质因子在不同位置保持一致，具有高重复性。
附图说明
图1为本发明利用化学气相沉积法制备的钙钛矿微米片在扫描电子显微镜下拍摄的生长情况示意图，比例尺为50微米。
图2(a)为本发明中无机卤素钙钛矿微米片随着激发光强逐渐增强而变化的光谱，上插图是在激发光阈值之上的发光图，下插图是在激发光阈值之下的发光图，比例尺为20微米；图2(b)是光致发光光谱积分强度随着泵浦激光强度增加的变化图。
图3为本发明用长边间的距离为29.8微米的微米片得到的光谱，插图是对应宽度的微米片在激光照射下发光图，比例尺为20微米。
图4为本发明用长边间的距离为36.5微米的微米片得到的光谱，插图是对应宽度的微米片在激光照射下发光图，比例尺为20微米。
图5为本发明用长边间的距离为40.3微米的微米片得到的光谱，插图是对应宽度的微米片在激光照射下发光图，比例尺为20微米。
图6为本发明中无机卤素钙钛矿微米片相对于泵浦激光束的位置示意图以及相对应位置的光谱。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
实施例
利用化学气相沉积法在氟晶云母衬底表面生长组成为CsPbBr3的无机卤素钙钛矿微米片，生长情况如图1所示，将规则矩形的两个光滑的长边作为光学腔，当激发光强度高于激光阈值实现激光发射，结果如图2所示，激光阈值大约为17μJ/cm2，控制CsPbBr3无机卤素钙钛矿微米片长边间的距离为29.8微米，得到光谱如图3所示；控制CsPbBr3无机卤素钙钛矿微米片长边间的距离为36.5微米，得到光谱如图4所示；控制CsPbBr3无机卤素钙钛矿微米片长边间的距离为40.3微米，得到光谱如图5所示。将泵浦激光照射在微米片沿轴向方向5微米处，得到自由光谱范围为1.47纳米，1模激光波长541.16纳米，线宽0.43纳米，品质因子1258；2模激光波长542.63纳米，线宽0.41纳米，品质因子1323；将泵浦激光照射在微米片沿轴向方向30微米处，得到自由光谱范围为1.44纳米，1模激光波长541.35纳米，线宽0.43纳米，品质因子1259；2模激光波长542.79纳米，线宽0.42纳米，品质因子1292；将泵浦激光照射在微米片沿轴向方向55微米处，得到自由光谱范围为1.44纳米，1模激光波长541.31纳米，线宽0.42纳米，品质因子1288；2模激光波长542.75纳米，线宽0.42纳米，品质因子1292，结果如图6所示。

Claims (5)

1.基于全无机钙钛矿材料的模式可调激光器，其特征在于，所述的模式可调激光器为生长在氟晶云母片表面的多尺寸CsPbBr3无机卤素钙钛矿微米片，以CsPbBr3无机卤素钙钛矿微米片的长边为光学腔实现定向法布里-珀罗模式激光。
2.根据权利要求1所述的模式可调激光器，其特征在于，所述的CsPbBr3无机卤素钙钛矿微米片为规则的矩形单晶。
3.根据权利要求1所述的模式可调激光器，其特征在于，所述的CsPbBr3无机卤素钙钛矿微米片表面和侧面光滑，粗糙度小于1纳米。
4.根据权利要求1所述的模式可调激光器的制备方法，其特征在于，具体为：利用化学气相沉积法在氟晶云母衬底表面生长多尺寸的CsPbBr3无机卤素钙钛矿微米片。
5.根据权利要求1所述的模式可调激光器的使用方法，其特征在于，具体为：将泵浦激光束垂直照射CsPbBr3无机卤素钙钛矿微米片，通过改变照射区域CsPbBr3无机卤素钙钛矿微米片长边间的距离调控激光的模数。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111647949A (zh) * 2020-04-26 2020-09-11 中国科学院化学研究所 一种可用于有机电泵浦激光的有机单晶微米带及其制备方法和应用
CN116073219A (zh) * 2023-04-07 2023-05-05 南京邮电大学 一种基于微流通道的全无机钙钛矿液体激光器的制备方法
CN117595069A (zh) * 2024-01-05 2024-02-23 国科大杭州高等研究院 一种用于光编码通信的激光天线及其应用
CN117595069B (zh) * 2024-01-05 2024-06-07 国科大杭州高等研究院 一种用于光编码通信的激光天线及其应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105957970A (zh) * 2016-05-30 2016-09-21 哈尔滨工业大学 一种大尺寸单晶钙钛矿薄膜的制备方法
CN107104357A (zh) * 2017-06-30 2017-08-29 黄山博蓝特半导体科技有限公司 一种纳米尺度激光器阵列的制备方法
CN108390247A (zh) * 2018-01-31 2018-08-10 北京理工大学 Led泵浦的钙钛矿量子点连续激光器
CN109193327A (zh) * 2018-10-22 2019-01-11 长春理工大学 一种钙钛矿微型激光器的制备方法
CN208420685U (zh) * 2018-07-25 2019-01-22 佛山科学技术学院 一种钙钛矿纳米晶随机激光发射机制的探测装置
CN109264771A (zh) * 2017-07-18 2019-01-25 苏州大学 一种全无机卤素钙钛矿纳米晶体及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105957970A (zh) * 2016-05-30 2016-09-21 哈尔滨工业大学 一种大尺寸单晶钙钛矿薄膜的制备方法
CN107104357A (zh) * 2017-06-30 2017-08-29 黄山博蓝特半导体科技有限公司 一种纳米尺度激光器阵列的制备方法
CN109264771A (zh) * 2017-07-18 2019-01-25 苏州大学 一种全无机卤素钙钛矿纳米晶体及其制备方法
CN108390247A (zh) * 2018-01-31 2018-08-10 北京理工大学 Led泵浦的钙钛矿量子点连续激光器
CN208420685U (zh) * 2018-07-25 2019-01-22 佛山科学技术学院 一种钙钛矿纳米晶随机激光发射机制的探测装置
CN109193327A (zh) * 2018-10-22 2019-01-11 长春理工大学 一种钙钛矿微型激光器的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
武志勇: "全无机钙钛矿微纳激光器的研究与制备", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111647949A (zh) * 2020-04-26 2020-09-11 中国科学院化学研究所 一种可用于有机电泵浦激光的有机单晶微米带及其制备方法和应用
CN111647949B (zh) * 2020-04-26 2021-08-31 中国科学院化学研究所 一种可用于有机电泵浦激光的有机单晶微米带及其制备方法和应用
CN116073219A (zh) * 2023-04-07 2023-05-05 南京邮电大学 一种基于微流通道的全无机钙钛矿液体激光器的制备方法
CN117595069A (zh) * 2024-01-05 2024-02-23 国科大杭州高等研究院 一种用于光编码通信的激光天线及其应用
CN117595069B (zh) * 2024-01-05 2024-06-07 国科大杭州高等研究院 一种用于光编码通信的激光天线及其应用

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