CN113488848B - 钙钛矿光子晶体面发射激光器及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种钙钛矿光子晶体面发射激光器及其制备方法，所述激光器包括：光子晶体微腔、单晶钙钛矿和亚波长光栅；所述激光器是由一块片状结构的单晶钙钛矿刻蚀而成；所述光子晶体微腔为所述单晶钙钛矿的第一表面；所述亚波长光栅为所述单晶钙钛矿的第二表面；所述第一表面和所述第二表面为相对面；其中，所述激光器的增益介质为所述单晶钙钛矿，所述单晶钙钛矿为有机‑无机杂化单晶钙钛矿，所述激光器的谐振腔包括所述光子晶体微腔和所述亚波长光栅。本发明将有机和无机杂化单晶钙钛矿、光子晶体微腔和亚波长光栅三者有机结合，在横向和纵向上实现对光子的局域和调控，实现一种具有高Q值、低阈值、垂直面发射以及波长可调谐的激光器。

Description

钙钛矿光子晶体面发射激光器及其制备方法
技术领域
本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种钙钛矿光子晶体面发射激光器及其制备方法。
背景技术
随着激光技术的发展，新型高效的纳米激光器更容易实现微型化、集成化系统化，未来将能够更好地应用于通信、医疗、军事等领域。
在传统的激光器谐振腔内，具有许多光损耗机制，例如：衍射损耗、反射镜的透射、腔内介质的散射和非激活吸收等等，因此品质因子(Q值)很低。
发明内容
本发明提供一种激光器及制备方法，针对目前激光器的低能效问题，实现一种具有高Q值、低阈值、垂直面发射以及波长可调谐的激光器。
第一方面，本发明提供一种钙钛矿光子晶体面发射激光器，包括：光子晶体微腔、单晶钙钛矿和亚波长光栅；所述激光器是由一块片状结构的单晶钙钛矿刻蚀而成；
所述光子晶体微腔为所述单晶钙钛矿的第一表面；
所述亚波长光栅为所述单晶钙钛矿的第二表面；
所述第一表面和所述第二表面为相对面；
其中，所述激光器的增益介质为所述单晶钙钛矿，所述单晶钙钛矿为有机-无机杂化单晶钙钛矿，所述激光器的谐振腔包括所述光子晶体微腔和所述亚波长光栅。
可选地，所述光子晶体微腔具有点缺陷。
可选地，所述亚波长光栅的反射率在单晶钙钛矿的发光波段内大于或等于99％，以使所述激光器在垂直面进行发射。
可选地，所述单晶钙钛矿的发光频率与所述光子晶体微腔的谐振频率一致。
可选地，所述光子晶体微腔的掩膜版具有至少一种尺寸，以使所述激光器波长可调谐。
可选地，所述单晶钙钛矿的化学式为CH3NH2PbX3，其中X是元素氯Cl、元素溴Br或元素碘I。
第二方面，本发明提供一种钙钛矿光子晶体面发射激光器的制备方法，包括：
在一块片状结构的单晶钙钛矿的第一表面刻蚀出光子晶体微腔，在所述单晶钙钛矿的第二表面刻蚀出亚波长光栅；
所述第一表面和所述第二表面为相对面，且所述第一表面和所述第二表面之间为未被刻蚀的所述单晶钙钛矿；
其中，所述单晶钙钛矿为有机-无机杂化单晶钙钛矿。
可选地，所述方法还包括：
通过恒温缓慢挥发法，制备所述单晶钙钛矿。
可选地，所述方法还包括：
在对所述单晶钙钛矿进行刻蚀之前，对所述单晶钙钛矿进行平坦化处理，以使所述单晶钙钛矿的表面粗糙度小于10nm。
可选地，在一块片状结构的单晶钙钛矿的第一表面刻蚀出光子晶体微腔，在所述单晶钙钛矿的第二表面刻蚀出亚波长光栅，包括：
采用电子束曝光系统EBL和电感耦合等离子体刻蚀ICP，在单晶钙钛矿的第一表面刻蚀出所述光子晶体微腔；
采用电子束曝光系统EBL和电感耦合等离子体刻蚀ICP，在单晶钙钛矿的第二表面刻蚀出所述亚波长光栅。
本发明提供的一种激光器及制备方法，将有机和无机杂化单晶钙钛矿、光子晶体微腔和亚波长光栅三者有机结合，在横向和纵向上实现对光子的局域和调控，实现一种具有高Q值、低阈值、垂直面发射以及波长可调谐的激光器。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的单晶钙钛矿激光器的剖面结构示意图；
图2是本发明提供的单晶钙钛矿激光器的上俯视结构示意图；
图3是本发明提供的单晶钙钛矿激光器的一维光栅下俯视结构示意图；
图4是本发明提供的单晶钙钛矿激光器的二维光栅下俯视结构示意图；
图5是本发明提供的溴化铅单晶钙钛矿的能带示意图；
图6是本发明提供的溴化铅单晶钙钛矿谐振腔的光谱仿真示意图；
图7是本发明提供的溴化铅单晶钙钛矿激光器可调谐特性的模拟示意图；
图8是本发明提供的激光器的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
可选地，在传统的激光器谐振腔内，具有许多光损耗机制，例如：衍射损耗、反射镜的透射、腔内介质的散射和非激活吸收等等，因此品质因子(Q值)很低。近年来，关于钙钛矿激光器的研究较多，但如何实现一种具有高Q值、低阈值、以及低光学损耗的激光器一直难以得到解决。
本发明将单晶钙钛矿、光子晶体微腔和亚波长光栅三者有机结合，在横向和纵向上实现对光子的局域和调控，实现了一种具有高Q值、低阈值以及低光学损耗的激光器。
图1是本发明提供的单晶钙钛矿激光器的剖面结构示意图，如图1所示，该激光器包括：光子晶体微腔1、单晶钙钛矿2和亚波长光栅3；所述激光器是由一块片状结构的单晶钙钛矿刻蚀而成；
所述光子晶体微腔1为所述单晶钙钛矿的第一表面；
所述亚波长光栅3为所述单晶钙钛矿的第二表面；
所述第一表面和所述第二表面为相对面；
其中，所述激光器的增益介质为所述单晶钙钛矿，所述单晶钙钛矿为有机-无机杂化单晶钙钛矿，所述激光器的谐振腔包括所述光子晶体微腔和所述亚波长光栅。
现在钙钛矿激光器被证明是已知高效的激光器之一，它具有较长的载流子寿命、较长的载流子扩散长度和较高的载流子迁移率等优点，是一种极具发展前景的半导体激光材料。同时，有机-无机杂化钙钛矿也具有制备成本低、工艺简单和效率快等特点，能够实现低成本、大面积、大范围的量产和商用。
钙钛矿激光器可以分为多晶钙钛矿激光器和单晶钙钛矿激光器，其中，单晶钙钛矿激光器依靠钙钛矿材料自身结构构成谐振腔，类型有纳米线、纳米片等，产生激光是依靠全反射的原理，为典型的边发射激光器；在波长可调谐方面，多数情况下可以通过改变钙钛矿有机和无机的比例，实现激光器的可调谐。单晶钙钛矿激光器的结构较为简单，形式较为单一，且为边发射，调谐方式多数情况下可以通过改变材料本身组分；因此本发明提供了一种钙钛矿光子晶体面发射激光器。
可选地，以单晶钙钛矿为溴化铅单晶钙钛矿CH3NH2PbBr3为例，光子晶体微腔1的谐振波长可以为563.8nm，品质因子可以为39717。该谐振波长和品质因子仅作为本发明提供的一种示例，不作为本发明提供的光子晶体微腔限定。
可选地，激光器的第一部分可以是激光器的上下左右任一个表面，所述第二部分的外表面是所述第一部分的外表面的相对面。
例如，若在激光器的上表面刻蚀形成光子晶体微腔1，则激光器的第一部分的外表面是激光器的上表面；与之对应的，在激光器的下表面刻蚀形成亚波长光栅3，第二部分的外表面是激光器的下表面。
可选地，有机和无机杂化的单晶钙钛矿可以作为激光器的增益介质，可以为激光器提供谐振腔。
可选地，与多晶钙钛矿相比，单晶钙钛矿具有低缺陷、高荧光效率、等特点，使得激光器具有更高的发光性能。
可选地，图1中，1为光子晶体微腔，2为单晶钙钛矿，3为亚波长光栅，4为光子晶体空气孔，5为点缺陷微腔，6为亚波长光栅的刻蚀区，7为亚波长光栅未刻蚀区，h为亚波长光栅的高度，H为光子晶体微腔的高度。
本发明提供的一种激光器，将有机和无机杂化单晶钙钛矿、光子晶体微腔和亚波长光栅三者有机结合，在横向和纵向上实现对光子的局域和调控，实现一种具有高Q值、低阈值、垂直面发射以及波长可调谐的激光器。
可选地，所述光子晶体微腔具有点缺陷。
可选地，可以在激光器的表面刻蚀周期排布的空气孔，形成光子晶体微腔1，可以是一种点缺陷模式的光子晶体谐振腔。
可选地，可以将光子晶体技术与单晶钙钛矿材料相结合，利用光子晶体的光子禁带和光子局域原理来调控光子能态，在光子晶体结构中引入缺陷，光子被局域在缺陷中。缺陷可以用来控制自发辐射，从而展现出强烈的量子动力学效应。这种点缺陷微腔可以同时兼顾超高的腔品质因子及超小的有效模式体积，实现高能效的纳米激光器。
可选地，激光器的光子晶体微腔1可以由中心空气孔的单个缺陷构成。
可选地，以单晶钙钛矿为溴化铅单晶钙钛矿CH3NH2PbBr3为例，光子晶体微腔1的体积可以为0.002(λ/n)3，共振模式可以被高度局域在缺陷位置，该体积仅作为本发明提供的一种示例，不作为本发明提供的光子晶体微腔的缺陷模式的体积的限定。
可选地，单晶钙钛矿的增益区可以为激光器提供光子增益。由于光子晶体微腔具有点缺陷结构，可以从横向上实现对光子的局域。同时由于光子晶体微腔和亚波长光栅的折射率低于单晶钙钛矿增益区，三者在垂直方向上形成波导结构，可以将光子限制在高折射率的增益区，从纵向上实现对光子的调控。将光子晶体微腔、单晶钙钛矿和亚波长光栅三者有机结合，实现了一种具有高Q值、低阈值以及低光学损耗的激光器。
可选地，所述亚波长光栅的反射率在单晶钙钛矿的发光波段内大于或等于99％，以使所述激光器在垂直面进行发射。
可选地，可以实现对单晶钙钛矿受激辐射的调控，从而可以大幅度提高激光器的激光性能。
可选地，由于光子晶体的光子带隙是在光子晶体表面的平面，渗入到二维光子晶体中的发光材料的受激辐射将在平行光子晶体表面的方向被抑制，大部分辐射光可以从垂直光子晶体表面的方向发射出去，有效提高了发光材料的出光效率。
可选地，亚波长光栅3可以提供纵向的光子限制。
可选地，亚波长光栅3可以具有高反射特性，可以视为高折射率波导结构或法布里-珀罗腔(F-P腔)的作用。
可选地，所述亚波长光栅可以为一维光栅或者二维光栅，且具有大宽带、高反射率特性。
可选地，由于光子晶体微腔1和亚波长光栅3是刻蚀形成的亚波长结构，其折射率相对于增益区的折射率较低，三者在垂直方向上形成波导结构，可以将光子限制在高折射率的增益区处，以此减少发光材料在纵向的光损失。
可选地，所述单晶钙钛矿的发光频率与所述光子晶体微腔的谐振频率一致。
可选地，以单晶钙钛矿为溴化铅单晶钙钛矿CH3NH2PbBr3为例，光子晶体微腔1的谐振波长可以为563.8nm，品质因子可以为39717。该谐振波长和品质因子仅作为本发明提供的一种示例，不作为本发明提供的光子晶体微腔限定。
可选地，所述光子晶体微腔的掩膜版具有至少一种尺寸，以使所述激光器波长可调谐。
可选地，所述单晶钙钛矿的化学式为CH3NH2PbX3，其中X是元素氯Cl、元素溴Br或元素碘I。
可选地，所述单晶钙钛矿的化学式可以为CH3NH2PbCl3，也可以为CH3NH2PbBr3，也可以为CH3NH2PbI3。
可选地，如图1所示，在块体单晶钙钛矿(如图1中的2)的上表面刻蚀周期排布的空气孔(如图1中的4)，形成点缺陷模式(图1中的5)光子晶体微腔(如图1中的1)。
图2是本发明提供的单晶钙钛矿激光器的上俯视结构示意图，如图2所示，以单晶钙钛矿为溴化铅单晶钙钛矿CH3NH2PbBr3为例，光子晶体的晶格常数可以为a＝225nm(图2中的a)，空气孔半径为r＝90nm(图2中的r)，空气孔的高度为H＝200nm(图2中的H)。
图3是本发明提供的单晶钙钛矿激光器的一维光栅下俯视结构示意图，图4是本发明提供的单晶钙钛矿激光器的二维光栅下俯视结构示意图，如图3和图4所示，可以在钙钛矿的下表面刻蚀具有高反射率的亚波长光栅反射镜，该光栅可以为一维光栅(如图3)或者二维光栅(如图4)结构。
图6是本发明提供的溴化铅单晶钙钛矿谐振腔的光谱仿真示意图，如图6所示，以单晶钙钛矿为溴化铅单晶钙钛矿CH3NH2PbBr3为例，在图2的尺寸下，光子晶体的谐振波长为568.3nm(如图6)，品质因子达到39717，缺陷模式体积达到0.002(λ/n)3，共振模式被高度局域在缺陷位置。
可选地，图5是本发明提供的溴化铅单晶钙钛矿的能带示意图，如图5所示，以单晶钙钛矿为溴化铅单晶钙钛矿CH3NH2PbBr3为例，单晶钙钛矿的折射率可以为2.3，与空气可以形成较大的折射率差，使得设计的光子晶体有较宽的光子禁带，该光子晶体在TE偏振光下的归一化频率区间可以为[0.36，0.46](如图5)，存在完全光子禁带(PBG)，对应的波长范围可以在500nm-600nm之间，对溴化铅钙钛矿的发光波段(540-580nm)的光子具有全局域的作用。
图7是本发明提供的溴化铅单晶钙钛矿激光器可调谐特性的模拟示意图，如图7所示，光子晶体的结构尺寸设计灵活，谐振波长可以覆盖单晶钙钛矿的整个发光波段，可以通过改变光子晶体的晶格常数a和空气孔半径r，可以实现单晶钙钛矿激光器激射波长的调谐(如图7)作用。
可选地，图1-7所提供给的单晶钙钛矿激光器仅作为本发明提供的单晶钙钛矿激光器的参数的一个示例，不作为对本发明提供的单晶钙钛矿激光器的参数的限定。
本发明提供一种有机无机杂化单晶钙钛矿激光器，将有机和无机杂化单晶钙钛矿、光子晶体微腔和亚波长光栅三者有机结合，在横向和纵向上实现对光子的局域和调控，
下面对本发明提供的激光器的制备方法进行描述，下文描述的激光器制备方法与上文描述的激光器可相互对应参照。
图8是本发明提供的激光器的制备方法的流程示意图，如图8所示，该制备方法包括如下步骤：
步骤810，在一块片状结构的单晶钙钛矿的第一表面刻蚀出光子晶体微腔；
步骤820，在所述单晶钙钛矿的第二表面刻蚀出亚波长光栅；
所述第一表面和所述第二表面为相对面，且所述第一表面和所述第二表面之间为未被刻蚀的所述单晶钙钛矿；
其中，所述单晶钙钛矿为有机-无机杂化单晶钙钛矿。
可选地，在高质量、少缺陷、大面积的单晶钙钛矿制备完成之后，在单晶钙钛矿的第一部分刻蚀出光子晶体微腔。
可选地，在高质量、少缺陷、大面积的单晶钙钛矿制备完成之后，在单晶钙钛矿的第二部分刻蚀出亚波长光栅，其中，第二部分的外表面是所述第一部分的外表面的相对面。
可选地，可以使用ICP对钙钛矿材料进行刻蚀。
可选地，所述在单晶钙钛矿的第一部分刻蚀出光子晶体微腔，在所述单晶钙钛矿的第二部分刻蚀出亚波长光栅，包括：对所述第一部分和所述第二部分的外表面的垂直方向进行刻蚀。
可选地，可以选择通过精确地控制保护气体和刻蚀气体的流量，有效提高了发光材料的出光效率。
例如，可以在单晶钙钛矿的上表面刻蚀出光子晶体微腔，在单晶钙钛矿的下表面刻蚀出亚波长光栅反射镜。
本发明提供的一种制备方法，将有机和无机杂化单晶钙钛矿、光子晶体微腔和亚波长光栅三者有机结合，在横向和纵向上实现对光子的局域和调控，实现一种具有高Q值、低阈值、垂直面发射以及波长可调谐的激光器。
可选地，所述方法还包括：
通过恒温缓慢挥发法，制备所述单晶钙钛矿。
可选地，通过恒温缓慢挥发法，制备有机和无机杂化单晶钙钛矿。
可选地，在对单晶钙钛矿材料进行刻蚀之前，可以采用恒温缓慢挥发法制备出有机和无机杂化单晶钙钛矿。
可选地，采用恒温缓慢挥发法制备出的溴化铅单晶钙钛矿具有高质量、低缺陷、高荧光效率的特点。
可选地，有机和无机杂化单晶钙钛矿的形状可以为片状的长方体。
可选地，所述方法还包括：
在对所述单晶钙钛矿进行刻蚀之前，对所述单晶钙钛矿进行平坦化处理，以使所述单晶钙钛矿的表面粗糙度小于10nm。
可选地，在采用恒温缓慢挥发法，制备有机和无机杂化单晶钙钛矿之后，可以分别采用颗粒直径为250nm、50nm、10nm的抛光液，对钙钛矿的上下或者左右表面进行平坦化处理。
可选地，对钙钛矿的上下或者左右表面进行平坦化处理可以减少钙钛矿的表面粗糙度，使单晶钙钛矿的所述第一部分和所述第二部分的外表面粗糙度在10nm以内，为刻蚀钙钛矿形成光子晶体微腔和亚波长光栅反射镜奠定基础。
可选地，在一块片状结构的单晶钙钛矿的第一表面刻蚀出光子晶体微腔，在所述单晶钙钛矿的第二表面刻蚀出亚波长光栅，包括：
采用电子束曝光系统EBL和电感耦合等离子体刻蚀ICP，在单晶钙钛矿的第一表面刻蚀出所述光子晶体微腔；
采用电子束曝光系统EBL和电感耦合等离子体刻蚀ICP，在单晶钙钛矿的第二表面刻蚀出所述亚波长光栅。
可选地，在将所述单晶钙钛矿经过表面平坦化处理，获得所述第一部分和所述第二部分的外表面粗糙度在10nm以内的单晶钙钛矿之后，可以用正光刻胶(比如ZEP520A光刻胶)作为刻蚀掩模，值得说明的是，本发明对刻蚀掩模并不做具体限定，所有可作为刻蚀掩模的光刻胶均适用于本发明。
可选地，该刻蚀掩模可以旋涂在单晶钙钛矿表面。
可选地，可以在电子束曝光统(EBL)中进行曝光。
可选地，可以用甲基异丁基酮(MIBK)进行显影。
可选地，本发明提供一种CH3NH2PbBr3单晶钙钛矿激光器制备方法，其步骤如下所示：
步骤一：制备块体单晶CH3NH2PbBr3所需的前驱体溶液是由CH3NH3Br和PbBr2粉末组成，按照摩尔比1∶1溶解在N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中。结晶过程在充氮的恒温(298K)的手套箱中进行，不需要任何其他化学物质来促进晶体生长，并且确保实验中手套箱的水氧比指标都在1ppm以下。经过数天之后，块体单晶钙钛矿即被合成出来。
步骤二：选出具有高质量、少缺陷、大面积的块体单晶钙钛矿CH3NH2PbBr3，将其放在抛光盘上，在橡胶垫上喷涂颗粒直径为250nm喷抛光液1～3mL，对晶片上下两面分别抛光500s，之后立即用无水丙醇冲洗；将经过抛光后的晶体放在第二个抛光盘上，在橡胶垫上喷涂颗粒直径为50nm抛光液1～3mL，对晶片上下两面分别抛光500s，之后立即用异丙醇冲洗；最后将经过抛光后的晶体放在第三个抛光盘上，在橡胶垫上喷涂颗粒直径为10nm抛光液1～3mL，以同样的方法进行抛光，待晶体表面光滑平整后抛光完毕。
步骤三：选取ZEP520A光刻胶作为刻蚀掩模，这是一种稳定性很好的正光刻胶，且折射率低，覆盖在钙钛矿表面影响小。考虑光刻胶刻蚀过程中的选择比，将甩胶机设置为转速4000RPM，时长3s，在单晶钙钛矿表面旋涂厚度为360nm的电子束光刻正胶(ZEP520A)，并自然阴干1h，接着放入电子束曝光系统(Electron Beam Lithography，EBL)，在30kV加速电压下，用剂量为56pc/cm2的电子束进行曝光，经曝光的区域会发生化学改性，在随后的显影过程中被显影液(N50)溶解，未曝光的区域得以保留从而在后续刻蚀工艺中保护钙钛矿。显影时间可以确定为50s，可以使用MIBK作为定影液，定影时间可以为10s。
步骤四：使用等离子体干法刻蚀技术(Inductive Coupled Plasma，ICP)，通过精确地控制保护气体甲烷(CH4)和刻蚀气体氯气(CI2)的流量、刻蚀时间、等参数达到垂直方向选择性刻蚀目的。刻蚀过程可以要求真空度为10-9Torr，ICP功率为600W，射频(RadioFrequency，RF)功率为150W，刻蚀温度保持为60℃。经过ICP启辉放电过程，可以将保护气体40sccm流量甲烷(CH4)和10sccm流量氢气(H2)，刻蚀气体5sccm流量氯气(CI2)电离为碳离子、氢离子和氯离子。碳离子的存在可以避免过度刻蚀钙钛矿侧壁，使侧壁形貌较为光滑。氢离子可以与多余的氯离子反应，以免CH3NH2PbBr3中溴离子被氯离子大量掺杂。
可选地，本发明提供的一种CH3NH2PbBr3单晶钙钛矿激光器制备方法仅是单晶钙钛矿激光器制备方法的其中一种示例，不作为本发明提供的单晶钙钛矿激光器制备方法的限定。
可选地，通过恒温缓慢挥发法制备出具有高质量、低缺陷、高荧光效率的单晶钙钛矿，再对单晶钙钛矿的上下或者左右表面进行平坦化处理，减少单晶钙钛矿的表面粗糙度，然后在钙钛矿表面旋涂正光刻胶，在EBL中进行曝光显影，最后用ICP对单晶钙钛矿在垂直方向上进行刻蚀，在单晶钙钛矿的相对外表面刻蚀出光子晶体微腔和亚波长光栅。通过光子晶体微腔在横向上对光子的局域和亚波长光栅在纵向上对光子的限制。
本发明将有机和无机杂化单晶钙钛矿、光子晶体微腔和亚波长光栅三者有机结合，在横向和纵向上实现对光子的局域和调控，实现一种具有高Q值、低阈值、垂直面发射以及波长可调谐的激光器。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种钙钛矿光子晶体面发射激光器的制备方法，其特征在于，包括：
在一块片状结构的单晶钙钛矿的第一表面刻蚀出光子晶体微腔，
在所述单晶钙钛矿的第二表面刻蚀出亚波长光栅；
所述第一表面和所述第二表面为相对面，且所述第一表面和所述第二表面之间为未被刻蚀的所述单晶钙钛矿；
其中，所述单晶钙钛矿为有机-无机杂化单晶钙钛矿。
2.根据权利要求1所述的钙钛矿光子晶体面发射激光器的制备方法，其特征在于，所述方法还包括：
通过恒温缓慢挥发法，制备所述单晶钙钛矿。
3.根据权利要求2所述的钙钛矿光子晶体面发射激光器的制备方法，其特征在于，所述方法还包括：
在对所述单晶钙钛矿进行刻蚀之前，对所述单晶钙钛矿进行平坦化处理，以使所述单晶钙钛矿的表面粗糙度小于10nm。
4.根据权利要求1所述的钙钛矿光子晶体面发射激光器的制备方法，其特征在于，在一块片状结构的单晶钙钛矿的第一表面刻蚀出光子晶体微腔，在所述单晶钙钛矿的第二表面刻蚀出亚波长光栅，包括：
采用电子束曝光系统EBL和电感耦合等离子体刻蚀ICP，在单晶钙钛矿的第一表面刻蚀出所述光子晶体微腔；
采用电子束曝光系统EBL和电感耦合等离子体刻蚀ICP，在单晶钙钛矿的第二表面刻蚀出所述亚波长光栅。
5.一种采用权利要求1至4任一项所述的制备方法所制备的钙钛矿光子晶体面发射激光器，其特征在于，包括：光子晶体微腔、单晶钙钛矿和亚波长光栅；所述激光器是由一块片状结构的单晶钙钛矿刻蚀而成；
所述光子晶体微腔为所述单晶钙钛矿的第一表面；
所述亚波长光栅为所述单晶钙钛矿的第二表面；
所述第一表面和所述第二表面为相对面；
其中，所述激光器的增益介质为所述单晶钙钛矿，所述单晶钙钛矿为有机-无机杂化单晶钙钛矿，所述激光器的谐振腔包括所述光子晶体微腔和所述亚波长光栅。
6.根据权利要求5所述的钙钛矿光子晶体面发射激光器，其特征在于，所述光子晶体微腔具有点缺陷。
7.根据权利要求6所述的钙钛矿光子晶体面发射激光器，其特征在于，所述亚波长光栅的反射率在单晶钙钛矿的发光波段内大于或等于99％，以使所述激光器在垂直面进行发射。
8.根据权利要求5所述的钙钛矿光子晶体面发射激光器，其特征在于，所述单晶钙钛矿的发光频率与所述光子晶体微腔的谐振频率一致。
9.根据权利要求5所述的钙钛矿光子晶体面发射激光器，其特征在于，所述光子晶体微腔的掩膜版具有至少一种尺寸，以使所述激光器波长可调谐。
10.根据权利要求5所述的钙钛矿光子晶体面发射激光器，其特征在于，所述单晶钙钛矿的化学式为CH3NH2PbX3，其中X是元素氯Cl、元素溴Br或元素碘I。
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