近日，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所高功率激光單元技術(shù)實(shí)驗(yàn)室在UV-NIR超快激光誘導(dǎo)磷硼酸鹽玻璃合成CsPbBr3量子點(diǎn)方面取得新進(jìn)展。研究人員通過摻鋁和熱處理工藝在硼磷酸鹽玻璃中得到具有優(yōu)異熱穩(wěn)定和化學(xué)穩(wěn)定性的CsPbBr₃量子點(diǎn)，通過超快激光誘導(dǎo)在玻璃表面和內(nèi)部析出了鈣鈦礦CsPbBr₃量子點(diǎn)，該研究擴(kuò)大了鈣鈦礦量子點(diǎn)的應(yīng)用范圍，在構(gòu)造3D光學(xué)器件領(lǐng)域具有應(yīng)用前景。相關(guān)研究成果發(fā)表在Chemical Engineering Journal上。

800 nm飛秒激光和1064 nm皮秒激光輻照后玻璃中合成出的CsPbBr₃量子點(diǎn)在日光燈和365 nm紫外燈下的照片

　　目前，包括皮秒和飛秒激光在內(nèi)的超快激光在透明介質(zhì)內(nèi)部進(jìn)行三維結(jié)構(gòu)的微加工已是一種用途廣泛的技術(shù)。超快激光照射引起的熱效應(yīng)導(dǎo)致有效元素的遷移，并促使在焦點(diǎn)周圍區(qū)域形成半導(dǎo)體納米晶體或量子點(diǎn)，它們可以在玻璃內(nèi)部任意構(gòu)造三維晶體圖案，因此，在構(gòu)造3D光學(xué)器件領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。實(shí)驗(yàn)過程中，研究人員采用波長范圍在紫外-可見-近紅外，且有著不同功率的超快激光器在玻璃的表面和內(nèi)部析出CsPbBr₃量子點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)超快激光器誘導(dǎo)玻璃表面和內(nèi)部析晶的行為不同。由于玻璃表面存在缺陷和雜質(zhì)等成核點(diǎn)，玻璃表面采用低峰值功率的脈沖激光就可以直接誘導(dǎo)出CsPbBr₃量子點(diǎn)，可能是玻璃表面的晶體成長原料不足和有缺陷等，而熱處理導(dǎo)致量子點(diǎn)尺寸減小。另一方面，玻璃內(nèi)部缺少成核點(diǎn)，高峰值功率的激光只能在玻璃內(nèi)部誘導(dǎo)出晶核，需要經(jīng)過熱處理后才能在玻璃內(nèi)激光誘導(dǎo)部位析出CsPbBr₃量子點(diǎn)。這一新方法將在玻璃中構(gòu)造大容量光存儲(chǔ)、有源光波導(dǎo)和3D光學(xué)器件發(fā)揮重要作用。

　　研究工作得到了國家自然科學(xué)基金的資助。