长期以来，工程师们一直致力于为硅芯片制造小型、高效的激光器，这对于先进的光通信和计算至关重要。传统激光器使用昂贵的 III-V 族半导体，难以与硅集成。全无机钙钛矿薄膜提供了一种更便宜、用途广泛的替代品，具有很强的光学性能。然而，一个关键的挑战是，在室温下，钙钛矿激光器难以连续运行，因为它们会因俄歇(Auger)复合而迅速失去电荷载流子。
浙江大学和先进材料与化学工程研究所的研究人员开发了一种简单的方法来克服这一挑战，使钙钛矿激光器在近乎连续运行下的性能创下了记录。新方法在多晶钙钛矿薄膜的退火过程中使用挥发性铵添加剂。这种添加剂会触发“相重建”，去除不需要的低维相，减少加速俄歇复合的通道。其结果是产生纯3D结构钙钛矿，可以更好地保留激光所需的电荷载流子，而不会增加显著的光学损耗。
为了评估这种改进，该团队分析了电子和空穴在不同泵浦条件下如何重新结合。当输入光以较长的脉冲或连续光束传递时，俄歇复合—来自复合电子-空穴对的能量被提供给另一个载流子而不是作为光发射—变得特别成问题。在这些情况下，载流子注入发生的时间尺度与俄歇寿命相似或更长，导致载流子快速损失并防止激光所需的群体反转的积累。通过抑制这一过程，研究人员能够维持高效受激发射所需的载流子密度。
利用优化的薄膜，该团队构建了单模垂直腔面发射激光器(VCSEL)，在准连续纳秒泵浦下实现了17.3 μJ/cm² 的低激光阈值和令人印象深刻的 3850 质量因数。据报道，这一性能标志着钙钛矿激光器在该状态下迄今为止报告的最佳性能。
这些结果强调了制造高性能钙钛矿激光器的实用途径，这些激光器可以在真正的连续波或电力驱动条件下工作，这是它们集成到未来光子芯片和潜在的柔性或可穿戴光电器件中的关键里程碑。
(消息来源：perovskite-info.com, Advanced Photonics, www.spie.org)
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