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近日,中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室与重庆大学合作,在实现钙钛矿量子点稳定发光的合成控及微纳激光性能提升领域取得新进展。相关研究成果以封面文章发表于Advanced Science(2019, DOI: 10.1002/advs.201900412)。  

钙钛矿量子点具有优异的光学性能,如窄带发光、单色性好、荧光量子产率高等特点,在多个领域具有巨大的应用潜力。然而,卤化物钙钛矿量子点对极性溶剂和高温比较敏感,限了其进一步应用。此外,单个卤化物钙钛矿量子点存在荧光闪烁性,阻碍了其在量子点发光二极管、纳米激光、固态等领域的应用。

该研究中,首次将CdS纳米材料对单颗粒的CsPbBr3量子点进行包覆,有效提高了其在高湿度、高温度下的稳定性。通过荧光显微镜技术对包覆前后的量子点进行闪烁性测试,结果表包覆后的CsPbBr3/CdS量子点呈现出显的非闪烁性特征。研究表由于CdS壳成功包覆之后,将CsPbBr3量子点中的载流子限在其表面,从而有效抑了非辐射俄歇合,保证了载流子在量子点内部的辐射合发光,抑闪烁性。此外,研究小组利用显微光学系统分别对CsPbBr3量子点及CsPbBr3/CdS量子点的自发放大发射及激光性能进行研究。在自发放大发射(ASE)的测试中,包覆后的钙钛矿量子点展示了更优异的性能,其ASE阈值下降了14%。为进一步探索CsPbBr3/CdS量子点的激光性能,将CsPbBr3/CdS量子点作为增益介质,填充入微毛细管中,在双光子泵浦源的激发下,成功检测到稳定的回音壁模式(WGM)激光,并且该激光呈现低阈值、高品质的特点,在纳米激光领域有巨大的应用潜力。

图1.该研究作为Advanced Science 2019第6卷第8期封面文章发表。

 

图2.(a)纯CsPbBr3量子点的荧光强度波动轨迹图和荧光强度统计图;(b)CsPbBr3/CdS量子点的荧光轨迹图;(c)反荧光漂白曲线;(d和e)纯CsPbBr3量子点和CsPbBr3/CdS量子点在不同时刻的视频截图。

图3.(A)CsPbBr3/CdS量子点WGM微纳激光发射光谱;(B)发射强度与激发强度的依赖关系,品质因子为1217。

该项研究得到中科院B类先导专项、国家重点研发计划-政府间国际科技创新合作重点专项、中科院“百人计划”、国家自然科学基金等的支持。

论文:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.201900412

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