近日，重慶師范大學(xué)物理與電子工程學(xué)院張丁可教授團(tuán)隊(duì)在鈣鈦礦激光領(lǐng)域取得重要研究進(jìn)展，研究以“Linearly Manipulating Color Emission via Anion Exchange Technology for High Performance of Amplified Spontaneous Emission of perovskites”為題發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊《Advanced Materials》(中科院1區(qū)，top期刊，影響因子32.086)。重慶師范大學(xué)為第一署名單位，張丁可教授的研究生劉念為論文第一作者，我校張丁可教授、皮明雨副教授和國(guó)家納米中心劉新風(fēng)教授為共同通訊作者。

全無(wú)機(jī)鹵化鉛鈣鈦礦（LHPs）由于具有高吸光系數(shù)、高熒光量子效率、窄半峰寬、簡(jiǎn)單全溶液處理等優(yōu)點(diǎn)，在光電和光伏器件領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。這類材料的最吸引人的特性是它們能夠?qū)崿F(xiàn)全可見(jiàn)光譜范圍內(nèi)的波長(zhǎng)調(diào)諧，這使得該材料易應(yīng)用于可調(diào)諧激光器的制備。根據(jù)分子特性，混合鹵化物鈣鈦礦CsPb(Cl/Br)3和CsPb(Br/I)3可以在CsPbCl3、CsPbBr3和CsPbI3之間通過(guò)快速陰離子交換法得到整個(gè)可見(jiàn)光譜區(qū)域的明亮光發(fā)光（PL）。這種反應(yīng)通常在液相進(jìn)行，特點(diǎn)是反應(yīng)速率快，使其難以持續(xù)和準(zhǔn)確地控制鹵素比。

目前，已經(jīng)有很多研究嘗試來(lái)調(diào)節(jié)液相反應(yīng)中的陰離子交換反應(yīng)速率。然而，交換反應(yīng)過(guò)程速度仍然太快，難以控制晶體動(dòng)力學(xué)生長(zhǎng)過(guò)程，也沒(méi)有辦法連續(xù)準(zhǔn)確地控制鹵素比。但減緩陰離子交換反應(yīng)過(guò)程將有效地減少薄膜的表面缺陷狀態(tài)，促進(jìn)具有良好形貌和結(jié)晶度的高質(zhì)量薄膜的形成，這有利于應(yīng)用在光學(xué)放大器和激光器。

鑒于此，張丁可教授團(tuán)隊(duì)提出了一種簡(jiǎn)單的蒸汽/固體陰離子交換策略來(lái)控制反應(yīng)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)帶隙和放大自發(fā)發(fā)射（ASE）波長(zhǎng)的大范圍調(diào)整，它表現(xiàn)出溫度依賴的陰離子交換速率。團(tuán)隊(duì)通過(guò)優(yōu)化反應(yīng)溫度，在90°C處，僅通過(guò)控制反應(yīng)時(shí)間，就可以線性地操縱ASE波長(zhǎng)，ASE峰位置與反應(yīng)時(shí)間之間有明顯的線性關(guān)系。另外，與液相陰離子交換法獲得的CsPbClBr2薄膜相比，采用氣/固陰離子交換技術(shù)制備的鈣鈦礦薄膜具有優(yōu)越的薄膜質(zhì)量和增強(qiáng)的ASE性能。他們將ASE性能的提高歸因于離子交換反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，這導(dǎo)致晶體成核和結(jié)晶生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)緩慢，最終形成均勻和致密的薄膜。最后，團(tuán)隊(duì)分析了控制陰離子交換反應(yīng)的機(jī)理。這項(xiàng)工作有望在未來(lái)使用簡(jiǎn)單可控的技術(shù)來(lái)開(kāi)發(fā)高質(zhì)量的全彩可調(diào)諧激光器。

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突破！鈣鈦礦激光領(lǐng)域取得重要研究進(jìn)展