具有三阳离子钙钛矿的激光器制造技术

本公开提供了一种具有三阳离子钙钛矿的激光器，包括激光增益介质与谐振腔，其中激光增益介质包括受激励源激励的有源层、以及用于沉积有源层的基底层，有源层的制备方法包括：将前驱液旋涂到基底层上并且在旋涂过程中向前驱液中添加反溶剂以获得固态薄膜，对固态薄膜进行退火以获得有源层，其中，前驱液包括三阳离子钙钛矿ABX3，其中A包括甲脒阳离子、甲胺阳离子和铯阳离子，B为金属离子，X为卤素离子。在本公开中，激光器中的有源层包括三阳离子钙钛矿，三阳离子钙钛矿中的有机阳离子能够通过抑制破坏性卤素的迁移来改善有源层的稳定性。由此，能够制得稳定性好的三阳离子钙钛矿激光器组件。器组件。器组件。

【技术实现步骤摘要】
具有三阳离子钙钛矿的激光器


[0001]本公开属于激光器领域，具体涉及一种具有三阳离子钙钛矿的激光器。

技术介绍

[0002]激光器是一种由激光增益介质、泵浦源和谐振腔组成的强相干光源。其中，激光增益介质通常具有亚稳能级使受激辐射占主导地位，以实现光放大；谐振腔可使腔内的光子有一致的频率、相位和运行方向，从而使激光具有良好的方向性和相干性。激光器按工作介质可分为气体激光器、固体激光器、半导体激光器和染料激光器四大类。
[0003]一般情况下，半导体激光器通过分布反馈激光器在其内部建立一个布格拉光栅，靠光栅的反馈来实现纵模选择。而在分布反馈激光器中，以有机无机杂化钙钛矿作为增益介质(也可称为激光增益介质薄膜)的激光器通常具有优良的性能，不仅制备工艺简单，而且禁带宽度可调，支持从可见光到近红外光谱区域的可调谐激光，同时具有高且平衡的载流子迁移率，有望实现电泵浦激光器。如上所述，虽然有机无机杂化钙钛矿通常具有优异的激光性能，但其稳定性较差，有机无机杂化钙钛矿中的金属卤化物钙钛矿在面对潮湿，氧气，光照以及加热情况下，其稳定性通常会大大降低，从而可能影响到激光器的性能。
[0004]因此，需要一种稳定性好的钙钛矿激光器。

技术实现思路

[0005]本公开有鉴于上述现有技术的状况而完成，其目的在于提供一种稳定性好的具有三阳离子钙钛矿的激光器。
[0006]为此，本公开提供了一种具有三阳离子钙钛矿的激光器，所述激光器包括激光增益介质与谐振腔，其中所述激光增益介质包括受激励源激励的有源层、以及用于沉积所述有源层的基底层，所述有源层的制备方法包括：将前驱液旋涂到所述基底层上并且在旋涂过程中向所述前驱液中添加反溶剂以获得固态薄膜，对所述固态薄膜进行退火以获得所述有源层，其中，所述前驱液包括三阳离子钙钛矿ABX3，其中A包括甲脒阳离子、甲胺阳离子和铯阳离子，B为金属离子，X为卤素离子。
[0007]在本公开中，有源层在激励源的作用下产生受激辐射，并产生多种频率的发射光，基底层能够用于对预设频率的发射光进行光放大以产生激光，其中，有源层包括三阳离子钙钛矿，三阳离子钙钛矿中的有机阳离子能够通过抑制破坏性卤素的迁移来改善有源层的稳定性。由此，能够制得稳定性好的三阳离子钙钛矿激光器组件。
[0008]另外，在本公开所涉及的激光器中，可选地，所述反溶剂为乙酸乙酯。在这种情况下，通过使用绿色无污染的反溶剂能够加快有源层的结晶速度，形成致密且表面平整的固态薄膜。
[0009]另外，在本公开所涉及的激光器中，可选地，所述基底层为光栅。在这种情况下，能够对有源层中预设频率的发射光进行光放大以产生激光。
[0010]另外，在本公开所涉及的激光器中，可选地，所述三阳离子钙钛矿的化学式为Cs
x
(FA
0.83
MA
0.17
)1‑
x
PbI3，其中Cs为铯阳离子，MA为甲胺阳离子，FA为甲脒阳离子。这种情况下，能够提高有源层的稳定性进而提高激光器组件的稳定性。
[0011]另外，在本公开所涉及的激光器中，可选地，所述三阳离子钙钛矿的化学式为Cs
0.2
(FA
0.83
MA
0.17
)
0.8
PbI3，其中Cs为铯阳离子，MA为甲胺阳离子，FA为甲脒阳离子。
[0012]另外，在本公开所涉及的激光器中，可选地，所述基底层的折射率低于所述有源层的折射率。由此，能够有效地限制发射光在有源层中传播。
[0013]另外，在本公开所涉及的激光器中，可选地，所述激励源为电源或光源。在这种情况下，能够为有源层形成粒子数反转分布和光放大提供能量。
[0014]另外，在本公开所涉及的激光器中，可选地，所述前驱液的制备方法为按第一预设比例准备甲基碘化铵、甲脒碘化铵、碘化铯和碘化铅，并溶于极性溶剂中，所述第一预设比例基于三阳离子钙钛矿各离子的比例计算获得。由此，能够制备前驱液。
[0015]另外，在本公开所涉及的激光器中，可选地，所述极性溶剂为包括N,N
‑
二甲基甲酰胺和二甲基亚砜的混合溶剂。由此，能够溶解甲基碘化铵、甲脒碘化铵和碘化铯。
[0016]另外，在本公开所涉及的激光器中，可选地，所述将前驱液旋涂到所述基底层上并且在旋涂过程中向所述前驱液中添加反溶剂以获得固态薄膜的步骤为：在0至10s，以500
‑
1000rpm的转速旋涂，之后在10s至30s以4000
‑
6000rpm的转速旋涂，并在第15
‑
25s，滴加乙酸乙酯反溶剂。由此能够制备激光器。
[0017]根据本公开，能够提供一种稳定性好的具有三阳离子钙钛矿的激光器。
附图说明
[0018]现在将仅通过参考附图的例子进一步详细地解释本公开的实施例，其中：
[0019]图1是示出了本公开的示例所涉及的固态激光增益薄膜的结构图。
[0020]图2是示出了本公开的示例所涉及的三阳离子钙钛矿固态激光增益薄膜的光谱半峰宽和输出能量随泵浦能量变化的关系图。
[0021]图3是示出了本公开的示例所涉及的双阳离子钙钛矿固态激光增益薄膜的光谱半峰宽和输出能量随泵浦能量变化的关系图。
[0022]图4是示出了本公开的示例所涉及的三阳离子钙钛矿固态激光增益薄膜及双阳离子钙钛矿固态激光增益薄膜的稳定性对比图。
[0023]图5是示出了本公开的示例所涉及的激光器的制备方法流程图。
[0024]图6是示出了本公开的示例所涉及的激光器的结构图。
[0025]图7是示出了本公开的示例所涉及的激光器在不同泵浦强度下的输出光谱图。
[0026]图8是示出了本公开的示例所涉及的激光器的光谱半峰宽、输出光强随泵浦能量变化的关系图。
[0027]图9是示出了本公开的示例所涉及的激光器在高于阈值能量的泵浦强度下的典型光谱图。
具体实施方式
[0028]下面，结合附图和具体实施方式，进一步详细地说明本公开。在附图中，相同的部件或具有相同功能的部件采用相同的符号标记，省略对其的重复说明。
[0029]需要说明的是，本公开中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，例如所包括或所具有的一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可以包括或具有没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0030]另外，在本公开的下面描述中涉及的小标题等并不是为了限制本公开的内容或范围，其仅仅是作为阅读的提示作用。这样的小标题既不能理解为用于分割文章的内容，也不应将小标题下的内容仅仅限制在小标题的范围内。
[0031]根据本公开，能够提供一种稳定性好的具有三阳离子钙钛矿的激光器。
[0032]在一些示例中，激光器通常包括激励源、激光增益介质和谐振腔三部分。其中，激励源通常用于为有源本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有三阳离子钙钛矿的激光器，其特征在于，所述激光器包括激光增益介质与谐振腔，其中所述激光增益介质包括受激励源激励的有源层、以及用于沉积所述有源层的基底层，所述有源层的制备方法包括：将前驱液旋涂到所述基底层上并且在旋涂过程中向所述前驱液中添加反溶剂以获得固态薄膜，对所述固态薄膜进行退火以获得所述有源层，其中，所述前驱液包括三阳离子钙钛矿ABX3，其中A包括甲脒阳离子、甲胺阳离子和铯阳离子，B为金属离子，X为卤素离子。2.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述反溶剂为乙酸乙酯。3.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述基底层为光栅。4.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述三阳离子钙钛矿的化学式为Cs
x
(FA
0.83
MA
0.17
)1‑
x
PbI3，其中Cs为铯阳离子，MA为甲胺阳离子，FA为甲脒阳离子。5.根据权利要求1或4所述的激光器，其特征在于，所述三阳离子钙钛矿的化学式为Cs
0.2
(FA
0.83
MA<...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏瑞东，吴小冬，蔚璇璇，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：