近期，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所強(qiáng)場(chǎng)激光物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究團(tuán)隊(duì)與中國(guó)科學(xué)院大學(xué)杭州高等研究院合作，在鹵化物鈣鈦礦薄膜單模激光器研究方面取得了進(jìn)展。相關(guān)研究成果以Ionic Solvent-Assisted MAPbBr₃ Perovskite Film for Two-Photon Pumped Single-Mode Laser為題，發(fā)表在《物理化學(xué)快報(bào)雜志》（The Journal of Physical Chemistry Letters）上。

納米級(jí)的小型化相干光源是光子集成回路的核心。當(dāng)激光器的體積接近衍射極限時(shí)，便需要權(quán)衡激光性能及其物理尺寸之間的關(guān)系，而這使得亞波長(zhǎng)尺度的全介質(zhì)激光器較難實(shí)現(xiàn)。特別是對(duì)于鈣鈦礦薄膜激光器來(lái)說(shuō)，通常需要一個(gè)復(fù)雜的外部腔體來(lái)提供光反饋。

本研究使用新穎的離子液體醋酸甲胺（MAAc）作為鈣鈦礦前驅(qū)體溶劑，在大氣環(huán)境中通過(guò)一步法旋涂制備了具有大晶粒、低缺陷的鈣鈦礦薄膜。相比于傳統(tǒng)的反溶劑方法制備的鈣鈦礦薄膜，離子液體輔助制備的鈣鈦礦薄膜的烏爾巴赫帶尾能量從81.4 meV降低至49.7 meV，結(jié)晶質(zhì)量明顯提升，熒光強(qiáng)度增大2倍，增益系數(shù)從285 cm^-1提升至 638 cm^-1。該研究結(jié)合300nm厚度的增益介質(zhì)，采用60nm厚度的紫外膠層和石英襯底，構(gòu)建了“三明治”結(jié)構(gòu)，在室溫下實(shí)現(xiàn)了雙光子激發(fā)的閾值僅為261.2 uJ/cm²的單模激光發(fā)射，具有高達(dá)78.6%的偏振度和0.35 nm的窄線寬。這一結(jié)構(gòu)緊湊、簡(jiǎn)單的亞波長(zhǎng)鈣鈦礦激光器，有望為未來(lái)集成小型化芯片光源提供可行的解決方案和有效的策略。

研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金和上海市“科技創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃”的支持。

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離子液體輔助鈣鈦礦薄膜的激光特性