金属卤化物钙钛矿已成为实现自旋极化激光器的有前景平台。然而，钙钛矿的弱塞曼效应使得在磁场下实现自旋极化激光的诱导与调控仍具挑战。
本研究中国科学院化学研究所董海云和赵永生等人在钙钛矿中引入铁磁自旋过滤效应，实现了自旋极化激光。通过将铁磁性Fe₃O₄纳米颗粒引入有机-无机杂化钙钛矿中构建复合材料，在磁场作用下，Fe₃O₄纳米颗粒可选择性地捕获钙钛矿中特定自旋的电子，从而建立有效的自旋极化。磁场的方向和强度决定了自旋极化激光的手性与圆偏振度。
此外，通过调控杂化钙钛矿的组成以调节其带隙，实现了波长可调的自旋极化激光器。本研究为自旋极化钙钛矿激光器提供了一种铁磁自旋过滤策略。
文章亮点：
- 引入铁磁自旋过滤新机制：通过在钙钛矿中掺入Fe₃O₄纳米颗粒，利用其在外磁场下作为“半金属”选择性捕获特定自旋电子的特性，实现了高效的自旋极化发光与激光。
- 磁场可控的圆偏振激光：激光的圆偏振方向与偏振度可通过磁场方向与强度灵活调控，最高圆偏振度达36.9%，为自旋光电子器件提供了新的调控维度。
- 波长可调谐的自旋激光器：通过调节钙钛矿层数（n值），实现了从531 nm至545 nm范围内波长可调的自旋极化激光发射，展示了该策略在多功能光子器件中的潜力。
Spin-Polarized Lasing via Ferromagnetic Spin Filtering in Hybrid Perovskites
Penghao Li, Yu Xu, Xinyu Dong, Shizhe Ren, Zhonghao Zhou, Yifan Zhou, Zehua He, Yuhao Xie, Bo Peng, Jiannian Yao, Haiyun Dong, and Yong Sheng Zhao
Journal of the American Chemical Society Article ASAP
DOI: 10.1021/jacs.5c13764
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c13764
