CN113173596A - 一种基于三维钙钛矿纳米晶的高稳定性随机激光散射材料、激光器件及其制备方法 - Google Patents

一种基于三维钙钛矿纳米晶的高稳定性随机激光散射材料、激光器件及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于三维钙钛矿纳米晶的高稳定性随机激光散射材料，激光器件及其制备。所述制备方法包括步骤：将碳酸铯充分溶于油酸中得到油酸铯溶液；将溴化铅充分溶于含有油酸、溴化氢、油胺和N,N二甲基甲酰胺的混合液中得到溴化铅溶液；将油酸、正己烷、油酸铯溶液和溴化铅溶液混合均匀后，在搅拌条件下进行加热反应，得到零维钙钛矿纳米晶；加入转化剂，超声，最后经离心、洗涤、烘干得到随机激光散射材料；所述转化剂为去离子水、甲醇、乙醇或冰乙酸。本发明制备方法简单，成本低；所制备的随机激光散射材料在空气以及含水环境中具有良好的稳定性；所制备的激光器件在水处理后形貌结构稳定，且仍能保持稳定的随机激光模式及其性能。

Description

一种基于三维钙钛矿纳米晶的高稳定性随机激光散射材料、 激光器件及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种基于三维钙钛矿纳米晶的高稳定性随机激光散射材料、激光器件及其制备方法，属于激光器技术领域。
背景技术
微纳米光学是光子学与微纳米技术交叉产生的一个新的前沿基础方向，可以使人们在微米或者纳米尺度上操控光与物质的相互作用以及探索新的物理现象。从激光器的微型化角度出发，微纳激光器是一种新型光源，有关它的研究是纳米光学领域的一个重要分支。由于其尺度特性，并且对光有着很高的限制性，近年来关于微纳激光器的研究吸引着越来越多科研工作者的注意。不同类型的纳米激光器已经成功实现，并且其凭借着超小的尺寸、极低的阈值以及超宽的调制带宽，被认为是将来实现芯片上光互连、光通信的理想光源。此外，相关研究结果表明微纳激光器在生物传感、医学成像以及三维显示等方面开辟了新的应用场景。微纳激光器由于自身尺寸优势，相对于传统大尺寸激光器意味着更低的能耗。
铅卤钙钛矿材料优异的光学增益性能、可调谐的输出波长以及非线性光学等特性为其在纳米光子学、小型激光传感及成像等领域的应用奠定了坚实的基础。铅卤钙钛矿材料可以作为良好的激光增益介质获得阈值低、品质因子高和线宽窄的高性能激光。具有规则几何外形的铅卤钙钛矿纳米线及微米片等单晶结构自身也可作为光学谐振腔。虽然纳米晶尺寸低于衍射极限，但是可在增益薄膜介质中多次散射后形成光放大路径的闭合回路，进而出现随机激光行为。
铅卤钙钛矿材料可分为零维钙钛矿、二维钙钛矿和三维钙钛矿。三维钙钛矿因其自身高量子产率和高光学增益系数而备受研究学者的青睐；但是，三维钙钛矿存在不稳定的缺点，在空气中或含水的环境下易变质；为了克服三维钙钛矿不稳定问题，现有方法通常采用外加配体、高分子等封装或包覆的技术，将其与空气或水分隔离，从而解决三维钙钛矿不稳定的问题；但上述方法存在制备步骤繁琐，制备成本高，钙钛矿的封装或包裹会影响其光电等应用性能的问题。如，中国专利文献CN110129028A公开了一种基于多层包覆的 X射线成像用高稳定卤素钙钛矿量子点薄膜的合成方法。所述合成方法包括如下步骤：配制Cs(OA)前驱体溶液，将溴化铅、十八稀、油酸和3-氨基丙基三乙氧基硅烷反应至得到澄清溶液；将澄清溶液瞬间注入Cs(OA)前驱体溶液中，降温并剧烈摇晃至室温，得到量子点溶液；制备油酸铅前驱体溶液；制备第一层包覆的不同状态的量子点溶液；制备第二层包覆的量子点溶液；制备多层包覆的单分散量子点溶液；制备量子点薄膜。该方法合成的无机卤素钙钛矿量子点多层包覆策略形成了单分散核壳结构，提高了钙钛矿量子点的稳定性；但其同样存在制备步骤较为繁琐，所用原料多，成本高，钙钛矿的包覆层会影响其光电等性能的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种基于三维钙钛矿纳米晶的高稳定性随机激光散射材料、激光器件及其制备方法。本发明制备方法简单，成本低；所制备的随机激光散射材料在空气以及含水环境中具有良好的稳定性；所制备的激光器件在水处理后形貌结构稳定，且仍能保持稳定的随机激光模式。
本发明的技术方案如下：
一种基于三维钙钛矿纳米晶的高稳定性随机激光散射材料，所述随机激光散射材料为二维钙钛矿CsPb2Br5包覆三维钙钛矿CsPbBr3，所述随机激光散射材料的微观形貌为：直径为100nm-150nm的立方体纳米晶。
上述基于三维钙钛矿纳米晶的高稳定性随机激光散射材料的制备方法，包括步骤：
(1)将碳酸铯充分溶于油酸中得到油酸铯溶液；
(2)将溴化铅充分溶于含有油酸、溴化氢、油胺和N,N二甲基甲酰胺的混合液中得到溴化铅溶液；
(3)将油酸、正己烷、油酸铯溶液和溴化铅溶液混合均匀后，在搅拌条件下进行加热反应，然后经离心、洗涤得到零维钙钛矿纳米晶；向所得零维钙钛矿纳米晶中加入转化剂，超声，最后经离心、洗涤、烘干得到随机激光散射材料；所述转化剂为去离子水、甲醇、乙醇或冰乙酸。
根据本发明优选的，步骤(1)中，碳酸铯充分溶于油酸的条件为：110-130℃、真空下加热0.5-3h。
根据本发明优选的，步骤(1)中，所述碳酸铯的质量和油酸的体积比为0.05-0.2g/mL，优选为0.1g/mL。
根据本发明优选的，步骤(2)中，所述油酸、油胺，N,N二甲基甲酰胺和溴化氢的体积比为0.05-0.2:0.02-0.08:1:0.01-0.05，优选为0.1:0.05:1:0.02。:
根据本发明优选的，步骤(2)中，所述溴化铅的质量和混合液的体积比为0.005-0.02 g/mL，优选为0.01g/mL。
根据本发明优选的，步骤(3)中，油酸、正己烷、油酸铯溶液的体积比为1:1-3:0.05-0.1，优选为1:2:0.08。
根据本发明优选的，步骤(3)中，油酸铯溶液中油酸铯和溴化铅溶液中溴化铅的摩尔比为8-10:1，优选为8-9:1。
根据本发明优选的，步骤(3)中，所述加热反应温度为90～100℃，加热反应时间为0.5～3h，优选为1h。
根据本发明，步骤(3)中，在搅拌条件下进行加热反应，有利于获得尺寸较为均一的零维钙钛矿纳米晶；若反应过程中没有进行搅拌，导致最终生成产物颗粒大小不均匀，导致所得激光材料的激光性能欠佳。
根据本发明优选的，步骤(3)中，所述转化剂为去离子水。本发明优选使用去离子水作为转化剂，所得材料应用于激光器具有更优异的激光性能以及防水性能。
根据本发明，步骤(3)中，所述转化剂的用量只要能够浸没零维钙钛矿纳米晶即可。
根据本发明优选的，步骤(3)中，所述超声为室温超声0.5-10min，优选为1min。
根据本发明优选的，步骤(3)中，所述洗涤均是使用二氯甲烷。
根据本发明优选的，步骤(3)中，所述烘干的温度为55-65℃，烘干时间为0.5-1.5h。
根据本发明优选的，步骤(3)中所得随机激光散射材料为粉末状，平均粒径为100-150nm。
一种激光器件，包括：由基于三维钙钛矿纳米晶的高稳定性随机激光散射材料制成的薄膜和用于放置薄膜的载体。
根据本发明优选的，所述薄膜的厚度为0.1mm-0.2mm，所述载体为石英玻璃。
根据本发明优选的，所述薄膜是采用以下方法制备得到：
将基于三维钙钛矿纳米晶的高稳定性随机激光散射材料均匀分散于正己烷中，然后滴加于载体上，经干燥形成薄膜。
上述基于三维钙钛矿纳米晶的高稳定性随机激光散射材料的应用，作为增益介质和光学谐振腔应用于激光器。
本发明的反应原理：
本发明先制备得到零维钙钛矿Cs4PbBr6，然后通过简单的特定极性转化剂处理，促使 Cs4PbBr6转变为三维钙钛矿CsPbBr3；惊奇的发现，在特定极性转化剂的作用下，三维钙钛矿CsPbBr3进一步自主转变为二维钙钛矿CsPb2Br5。转变过程中，转变完成的二维钙钛矿包覆在未转变的三维钙钛矿表面，形成一种稳定的双组份异质结结构，外层结构 CsPb2Br5阻止了转化剂对内部CsPbBr3纳米晶的进一步作用。同时二维钙钛矿自身作为一种亚稳态材料，包覆在三维钙钛矿表面可以维持三维钙钛矿的性质稳定。最后得到的随机激光散射材料其本身既可作为增益介质也可作为增益散射材料，同时由于其自身特殊的结构可以在极性环境下保持自身性质的稳定。
本发明各原料所起的作用：
反应过程中的油酸、油胺起到的作用是在反应的过程中使得零维钙钛矿Cs4PbBr6纳米晶生长的更加均匀；同时油酸的配比还会影响最终生成钙钛矿的种类。溴化氢有助于溴化铅在混合溶液中的溶解。正己烷和N,N-二甲基甲酰胺两者为钙钛矿的生长创造了环境。特定极性转化剂促使了零维钙钛矿向三维钙钛矿以及二维钙钛矿的相转变。
本发明的有益效果是：
1、本发明制备方法简单，成本低；所制备得到的随机激光散射材料结构为二维钙钛矿CsPb2Br5和三维钙钛矿CsPbBr3的复合结构，二维钙钛矿CsPb2Br5包覆在三维钙钛矿CsPbBr3的表面；本发明以简单的方法、较低的成本所制备的随机激光散射材料有效克服了三维钙钛矿不稳定问题，并同时不影响其光电等应用性能。本发明所制备的随机激光散射材料在空气以及含水环境中保持良好的结构和性能稳定性，即使长时间处于上述环境，依然能够保持形貌结构和性能稳定，具有优异的防水性。
2、本发明制备的零维钙钛矿Cs4PbBr6为菱形结构，经特定极性转化剂处理后，由菱形纳米晶Cs4PbBr6相转变为立方体纳米晶CsPbBr3&CsPb2Br5。本发明制备的 CsPbBr3&CsPb2Br5随机激光散射材料应用于制备激光器件；在纳米晶薄膜中，由于纳米晶尺寸低于衍射极限，因此此处形成的放大自发辐射并非来源于单晶规则谐振器，而是在增益薄膜介质中多次散射后形成光放大路径的闭合回路，进而出现随机激光，此处为放大自发辐射现象(ASE)。双组份异质结中的CsPbBr3作为激光器的增益介质；在单光子皮秒激光脉冲的激发下产生了光放大现象，实现稳定的ASE。利用本发明随机激光散射材料制备激光器，制作方法简单，调控方式灵活；可用于光通信、数字存储和光学成像等领域。
3、本发明随机激光散射材料应用于制备激光器件，所得激光器件在水处理的条件下结构稳定，具有防水稳定性；例如：本发明所得激光器件经水处理后，随机激光材料表面颗粒分布与形貌几乎没有变化；并且即使多次水处理循环后，所得激光器件仍能够保持稳定的随机激光模式及其性能。
附图说明
图1是本发明实施例1制备的零维钙钛矿Cs4PbBr6纳米晶和随机激光散射材料的SEM 图。
图2为本发明实施例1制备的零维钙钛矿Cs4PbBr6纳米晶(样品1)、随机激光散射材料(样品2)的XRD和高分辨透射电镜图。
图3为本发明实施例1方法制备的激光器件经水处理前(a)后(b)激光器件表面的SEM图。
图4为本发明实施例1方法制备的激光器件的自发放大发射光谱。
图5为本发明实施例1方法制备的激光器件经水处理前后激光强度与半峰宽变化图。
图6为本发明实施例1方法制备的激光器件经循环水处理后激光器件的阈值变化图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明，但不限于此。
实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
一种基于三维钙钛矿纳米晶的高稳定性随机激光散射材料的制备方法，包括步骤：
(1)将2.25g碳酸铯加入21.5mL油酸中，130℃、真空下脱气加热1h得到油酸铯溶液；
(2)将0.011g溴化铅充分溶于含有0.1mL油酸、0.02mL溴化氢液体、0.05mL油胺和1mLN,N二甲基甲酰胺的混合液中得到溴化铅溶液。
(3)向5mL油酸中依次加入10mL正己烷、0.4mL油酸铯溶液和步骤(2)得到的溴化铅溶液混合均匀，在搅拌条件下、于100℃加热反应1h，然后经离心、二氯甲烷洗涤后得到零维钙钛矿Cs4PbBr6纳米晶；向所得零维钙钛矿Cs4PbBr6纳米晶中加入5mL去离子水，室温超声1min，最后经离心、二氯甲烷洗涤、60℃烘干1h得到随机激光散射材料粉末。
本实施例制备的零维钙钛矿Cs4PbBr6纳米晶和随机激光散射材料的SEM图分别如图 1a、b所示，由图可知，本发明方法使得菱形纳米晶Cs4PbBr6相转变为直径为100nm-150nm的立方体纳米晶CsPbBr3&CsPb2Br5。
本实施例制备的零维钙钛矿Cs4PbBr6纳米晶(样品1)的XRD和高分辨透射电镜分别如图2a、b所示，本实施例制备的随机激光散射材料(样品2)的XRD和高分辨透射电镜分别如图2a、c所示，由图可知，本发明方法所得随机激光散射材料中同时含有三维钙钛矿CsPbBr3和二维钙钛矿CsPb2Br5。
一种激光器件，制备方法如下：
将基于三维钙钛矿纳米晶的高稳定性随机激光散射材料均匀分散于5mL正己烷中，然后滴加于石英玻璃片载体上，经干燥形成厚度为0.1mm-0.2mm薄膜，得到激光器件。
将上述方法制备的激光器件进行水处理，即浸泡于水中，室温浸泡15min；水处理前 (a)后(b)，激光器件表面形貌的SEM图如图3所示，可见，即使经过水处理，本发明制备的激光器件依然能够保持原始形貌结构，具有优异的防水性。
使用脉冲激光(波长：470nm，脉宽：25ps，频率：10hz)去激发本发明方法所得激光器件，可以观察到自发放大辐射如图4所示，随着泵浦能量的增大，激光产生，且其强度逐渐增强，表明所制备的激光器件能够发出具有放大自发辐射现象的随机激光。
为了验证所得激光器件在水环境下的稳定性，将本发明方法所得激光器件进行水处理，即将本发明方法所得激光器件浸泡于水中，室温浸泡5min，干燥后，使用脉冲激光(波长： 470nm，脉宽：25ps，频率：10hz)去激发经上述水处理后的激光器件，测得的自发放大辐射图如图5b，并与水处理前自发放大辐射图5a进行对比，由图可知，水处理前后，放大自发辐射现象不变，表明本发明方法制备的激光器件经水处理后依然能保持稳定的随机激光模式以及激光性能稳定性，具有优异的防水性。
将本发明方法所得激光器件进行多次水处理，水处理步骤如下：将本发明方法所得激光器件浸泡于水中，室温浸泡5min；每次水处理后，经干燥，使用脉冲激光(波长：470nm，脉宽：25ps，频率：10hz)去激发经上述水处理后的激光器件，测试激光器件的激光阈值。测试结果如图6所示，经过多次水处理，激光阈值几乎不变，表明本发明方法制备的激光器件经水处理后依然能保持稳定的随机激光模式以及激光性能稳定性，具有优异的防水性。
实施例2
一种基于三维钙钛矿纳米晶的高稳定性随机激光散射材料的制备方法，包括步骤：
(1)将2.25g碳酸铯加入21.5mL油酸中，130℃、真空下脱气加热1h得到油酸铯溶液；
(2)将0.011g溴化铅充分溶于含有0.1mL油酸、0.02mL溴化氢液体、0.05mL油胺和1mL N,N二甲基甲酰胺的混合液中得到溴化铅溶液。
(3)向5mL油酸中依次加入10mL正己烷、0.4mL油酸铯溶液和步骤(2)得到的溴化铅溶液混合均匀，在搅拌条件下、于100℃加热反应1h，然后经离心、二氯甲烷洗涤后得到零维钙钛矿Cs4PbBr6纳米晶；向所得零维钙钛矿Cs4PbBr6纳米晶中加入5mL甲醇，室温超声1min，最后经离心、二氯甲烷洗涤、60℃烘干1h得到随机激光散射材料粉末。
一种激光器件，制备方法如下：
将基于三维钙钛矿纳米晶的高稳定性随机激光散射材料均匀分散于5mL正己烷中，然后滴加于石英玻璃片载体上，经干燥形成厚度为0.1mm-0.2mm薄膜，得到激光器件。
实施例3
一种基于三维钙钛矿纳米晶的高稳定性随机激光散射材料的制备方法，包括步骤：
(1)将2.25g碳酸铯加入21.5mL油酸中，130℃、真空下脱气加热1h得到油酸铯溶液；
(2)将0.011g溴化铅充分溶于含有0.1mL油酸、0.02mL溴化氢液体、0.05mL油胺和1mL N,N二甲基甲酰胺的混合液中得到溴化铅溶液。
(3)向5mL油酸中依次加入10mL正己烷、0.4mL油酸铯溶液和步骤(2)得到的溴化铅溶液混合均匀，在搅拌条件下、于100℃加热反应1h，然后经离心、二氯甲烷洗涤后得到零维钙钛矿Cs4PbBr6纳米晶；向所得零维钙钛矿Cs4PbBr6纳米晶中加入5mL乙醇，室温超声1min，最后经离心、二氯甲烷洗涤、60℃烘干1h得到随机激光散射材料粉末。
一种激光器件，制备方法如下：
将基于三维钙钛矿纳米晶的高稳定性随机激光散射材料均匀分散于5mL正己烷中，然后滴加于石英玻璃片载体上，经干燥形成厚度为0.1mm-0.2mm薄膜，得到激光器件。
实施例4
一种基于三维钙钛矿纳米晶的高稳定性随机激光散射材料的制备方法，包括步骤：
(1)将2.25g碳酸铯加入21.5mL油酸中，130℃、真空下脱气加热1h得到油酸铯溶液；
(2)将0.011g溴化铅充分溶于含有0.1mL油酸、0.02mL溴化氢液体、0.05mL油胺和1mL N,N二甲基甲酰胺的混合液中得到溴化铅溶液。
(3)向5mL油酸中依次加入10mL正己烷、0.4mL油酸铯溶液和步骤(2)得到的溴化铅溶液混合均匀，在搅拌条件下、于100℃加热反应1h，然后经离心、二氯甲烷洗涤后得到零维钙钛矿Cs4PbBr6纳米晶；向所得零维钙钛矿Cs4PbBr6纳米晶中加入5mL乙酸，室温超声1min，最后经离心、二氯甲烷洗涤、60℃烘干1h得到随机激光散射材料粉末。
一种激光器件，制备方法如下：
将基于三维钙钛矿纳米晶的高稳定性随机激光散射材料均匀分散于5mL正己烷中，然后滴加于石英玻璃片载体上，经干燥形成厚度为0.1mm-0.2mm薄膜，得到激光器件。
对比例1
一种激光材料的制备方法，如实施例1所述，不同的是：
步骤(3)具体如下：向5mL油酸中依次加入10mL正己烷、0.05mL油酸铯溶液和步骤(2)得到的溴化铅溶液混合均匀，在搅拌条件下、于100℃加热反应1h，然后经离心、二氯甲烷洗涤后得到产物；向所得产物中加入5mL去离子水，室温超声1min，最后经离心、二氯甲烷洗涤、60℃烘干1h得到激光材料。
其它步骤和条件与实施例1一致。
对所得激光材料进行XRD检测，发现所得产物中含有诸多杂质，原因是油酸铯和溴化铅的配比不佳。
对比例2
一种激光材料的制备方法，步骤如下：
(1)将2.25g碳酸铯加入21.5mL油酸中，130℃、真空下脱气加热1h得到油酸铯溶液；
(2)将0.011g溴化铅充分溶于含有0.02mL溴化氢液体和1mL N,N二甲基甲酰胺的混合液中得到溴化铅溶液。
(3)将10mL正己烷、0.4mL油酸铯溶液和步骤(2)得到的溴化铅溶液混合均匀，在搅拌条件下、于100℃加热反应1h，然后经离心、二氯甲烷洗涤后，没有得到零维钙钛矿Cs4PbBr6纳米晶。
由于步骤(2)中未加油酸和油胺，步骤(3)也未加油酸，无法形成油酸和油胺的配体，因此无法获得零维钙钛矿Cs4PbBr6纳米晶。

Claims (10)

1.一种基于三维钙钛矿纳米晶的高稳定性随机激光散射材料，其特征在于，所述随机激光散射材料为二维钙钛矿CsPb2Br5包覆三维钙钛矿CsPbBr3，所述随机激光散射材料的微观形貌为：直径为100nm-150nm的立方体纳米晶。
2.如权利要求1所述基于三维钙钛矿纳米晶的高稳定性随机激光散射材料的制备方法，包括步骤：
(1)将碳酸铯充分溶于油酸中得到油酸铯溶液；
(2)将溴化铅充分溶于含有油酸、溴化氢、油胺和N,N二甲基甲酰胺的混合液中得到溴化铅溶液；
(3)将油酸、正己烷、油酸铯溶液和溴化铅溶液混合均匀后，在搅拌条件下进行加热反应，然后经离心、洗涤得到零维钙钛矿纳米晶；向所得零维钙钛矿纳米晶中加入转化剂，超声，最后经离心、洗涤、烘干得到随机激光散射材料；所述转化剂为去离子水、甲醇、乙醇或冰乙酸。
3.根据权利要求2所述基于三维钙钛矿纳米晶的高稳定性随机激光散射材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，包括以下条件中的一项或多项：
i、碳酸铯充分溶于油酸的条件为：110-130℃、真空下加热0.5-3h；
ii、所述碳酸铯的质量和油酸的体积比为0.05-0.2g/mL，优选为0.1g/mL。
4.根据权利要求2所述基于三维钙钛矿纳米晶的高稳定性随机激光散射材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，包括以下条件中的一项或多项：
i、所述油酸、油胺，N,N二甲基甲酰胺和溴化氢的体积比为0.05-0.2:0.02-0.08:1:0.01-0.05，优选为0.1:0.05:1:0.02；
ii、所述溴化铅的质量和混合液的体积比为0.005-0.02g/mL，优选为0.01g/mL。
5.根据权利要求2所述基于三维钙钛矿纳米晶的高稳定性随机激光散射材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，包括以下条件中的一项或多项：
i、油酸、正己烷、油酸铯溶液的体积比为1:1-3:0.05-0.1，优选为1:2:0.08；
ii、油酸铯溶液中油酸铯和溴化铅溶液中溴化铅的摩尔比为8-10:1，优选为8-9:1；
iii、所述加热反应温度为90～100℃，加热反应时间为0.5～3h，优选为1h。
6.根据权利要求2所述基于三维钙钛矿纳米晶的高稳定性随机激光散射材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，包括以下条件中的一项或多项：
i、所述转化剂为去离子水；
ii、所述超声为室温超声0.5-10min，优选为1min；
iii、所述洗涤均是使用二氯甲烷；
iv、所述烘干的温度为55-65℃，烘干时间为0.5-1.5h；
v、所得随机激光散射材料为粉末状，平均粒径为100-150nm。
7.如权利要求1所述基于三维钙钛矿纳米晶的高稳定性随机激光散射材料的应用，作为增益介质和光学谐振腔应用于激光器。
8.一种激光器件，其特征在于，包括：由基于三维钙钛矿纳米晶的高稳定性随机激光散射材料制成的薄膜和用于放置薄膜的载体。
9.根据权利要求8所述激光器件，其特征在于，所述薄膜的厚度为0.1mm-0.2mm，所述载体为石英玻璃。
10.根据权利要求8所述激光器件，其特征在于，所述薄膜是采用以下方法制备得到：
将基于三维钙钛矿纳米晶的高稳定性随机激光散射材料均匀分散于正己烷中，然后滴加于载体上，经干燥形成薄膜。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114560495A (zh) * 2022-03-21 2022-05-31 齐鲁工业大学 一种基于零维钙钛矿微晶相变的随机激光散射材料、激光器件及其制备
CN114686217A (zh) * 2022-01-28 2022-07-01 石家庄铁道大学 一种可降解聚合物包裹临界态全无机钙钛矿量子点的制备方法
WO2023092515A1 (zh) * 2021-11-26 2023-06-01 苏州大学 一种应用于 LCD 背光显示的新型全无机 CsPbBr3 钙钛矿及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108046314A (zh) * 2017-11-14 2018-05-18 苏州大学 一种全无机钙钛矿纳米棒的制备方法及其应用
CN109052457A (zh) * 2018-10-29 2018-12-21 西南交通大学 一种无机钙钛矿纳米片及其制备方法
CN110015685A (zh) * 2019-05-30 2019-07-16 吉林大学 一种低温合成尺寸均一CsPbBr3钙钛矿纳米棒的方法
CN112358875A (zh) * 2020-11-30 2021-02-12 武汉理工大学 一种水稳性全无机铅卤钙钛矿发光材料及其制备方法
CN112442363A (zh) * 2020-11-10 2021-03-05 厦门理工学院 一种全无机钙钛矿纳米晶体及其伪包晶合成方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108046314A (zh) * 2017-11-14 2018-05-18 苏州大学 一种全无机钙钛矿纳米棒的制备方法及其应用
CN109052457A (zh) * 2018-10-29 2018-12-21 西南交通大学 一种无机钙钛矿纳米片及其制备方法
CN110015685A (zh) * 2019-05-30 2019-07-16 吉林大学 一种低温合成尺寸均一CsPbBr3钙钛矿纳米棒的方法
CN112442363A (zh) * 2020-11-10 2021-03-05 厦门理工学院 一种全无机钙钛矿纳米晶体及其伪包晶合成方法
CN112358875A (zh) * 2020-11-30 2021-02-12 武汉理工大学 一种水稳性全无机铅卤钙钛矿发光材料及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
XIANG LI: "Facile In Situ Fabrication of Cs4PbBr6/CsPbBr3Nanocomposite Containing Polymer Films for Ultrawide Color Gamut Displays", 《ADVANCED SCIENCE NEWS》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023092515A1 (zh) * 2021-11-26 2023-06-01 苏州大学 一种应用于 LCD 背光显示的新型全无机 CsPbBr3 钙钛矿及其制备方法
CN114686217A (zh) * 2022-01-28 2022-07-01 石家庄铁道大学 一种可降解聚合物包裹临界态全无机钙钛矿量子点的制备方法
CN114686217B (zh) * 2022-01-28 2023-10-27 石家庄铁道大学 一种可降解聚合物包裹临界态全无机钙钛矿量子点的制备方法
CN114560495A (zh) * 2022-03-21 2022-05-31 齐鲁工业大学 一种基于零维钙钛矿微晶相变的随机激光散射材料、激光器件及其制备

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