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近日，浙江大學材料學院何海平教授團隊在提升準二維鈣鈦礦薄膜中放大自發(fā)輻射的穩(wěn)定性方面取得重要進展，研究成果以“Long-term air-stable amplified spontaneous emission in quasi-2D perovskite films through ligand engineering”為題發(fā)表在國際知名學術(shù)期刊Journal of Materials Chemistry C (DOI: 10.1039/d4tc00915k)上。揚州大學陳小鋒教授為第一作者，何海平教授、陳小鋒教授和陸國超博士為共同通訊作者。
鉛鹵鈣鈦礦薄膜因其優(yōu)異的光電特性和簡單的溶液生長工藝被認為是一種極具前景的激光增益介質(zhì)材料。然而鈣鈦礦在空氣中較差的穩(wěn)定性制約了其進一步發(fā)展，尤其是激光產(chǎn)生需要高密度的激發(fā)，這對鈣鈦礦的穩(wěn)定性提出了更大的挑戰(zhàn)。準二維鈣鈦礦薄膜中長鏈胺配體的引入可以有效提升鈣鈦礦的穩(wěn)定性，在空氣中長時間運行的魯棒激光增益介質(zhì)方面極具前景，但不同長鏈胺配體的準二維鈣鈦礦薄膜表現(xiàn)出完全不同的性質(zhì)，而長鏈胺配體具體的作用及其機制尚不明確。因此，尋找合適的長鏈胺配體實現(xiàn)兼具優(yōu)異空氣穩(wěn)定性和低閾值的激射性能的準二維鈣鈦礦薄膜仍然存在巨大的挑戰(zhàn)。
鑒于此，團隊比較了幾種常見長鏈胺配體的準二維鈣鈦礦薄膜的空氣穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)基于辛基胺配體的準二維鈣鈦礦薄膜（OA-CsPbBr3薄膜）表現(xiàn)出優(yōu)異的空氣穩(wěn)定性，進一步探究其機理發(fā)現(xiàn)空氣穩(wěn)定性可以歸因于良好的取向分布使得疏水的有機胺配體分布在鈣鈦礦薄膜表面。*終，OA-CsPbBr3薄膜表現(xiàn)出高性能的低閾值放大自發(fā)輻射（ASE），同時表現(xiàn)出優(yōu)異的空氣穩(wěn)定性，在環(huán)境空氣中放置8個月依然可以保持穩(wěn)定的ASE輸出。研究結(jié)果證實了OA-CsPbBr3薄膜在空氣中長期運行的魯棒激光增益介質(zhì)方面的巨大潛力，也為提升鉛鹵鈣鈦礦薄膜穩(wěn)定性提供了新的見解。
OA-CsPbBr3薄膜中低閾值、空氣穩(wěn)定的放大自發(fā)輻射。
(a) 激發(fā)能量密度相關的PL光譜；(b) 發(fā)光峰強度、半峰寬與激發(fā)能量密度關系圖；(c) 和(d)分別為在激發(fā)能量密度大于和小于ASE閾值時條紋相機成像圖；(e) 2倍閾值能量密度輻照下ASE強度的變化；(f)空氣中ASE閾值的長期穩(wěn)定性實驗
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https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/tc/d4tc00915k
配置推薦
關于本文中準二維鈣鈦礦薄膜的放大自發(fā)輻射（ASE）測試部分，超快時間分辨光譜數(shù)據(jù)使用卓立漢光公司的ST-10條紋相機獲得，穩(wěn)態(tài)瞬態(tài)熒光光譜數(shù)據(jù)采用OmniFluo900穩(wěn)態(tài)瞬態(tài)熒光光譜儀獲得。
ST-10條紋相機時間分辨率可達到5ps，可匹配多種焦長光譜儀，快速追蹤超快發(fā)光的動力學過程。OmniFluo900為模塊化搭建結(jié)構(gòu)，通過搭配不同的光源、檢測器和各類附件，為紫外/可見/近紅外發(fā)光測試提供綜合解決方案，也為鈣鈦礦發(fā)光器件、鈣鈦礦光伏器件及鈣鈦礦量子點的研發(fā)提供有利工具。
條紋相機超快時間分辨系統(tǒng)
OmniFluo900系列穩(wěn)態(tài)瞬態(tài)熒光光譜儀
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