卤化物钙钛矿上的直接激光写入从机制到应用

发布时间：2024-03-25 16:23:24 栏目：精选知识

导读 金属卤化物钙钛矿凭借其优异的光电子性能，如高光致发光(PL)量子产率(QY)、高吸收系数、可调谐带隙、长载流子扩散长度等，成为多种半导体中...

金属卤化物钙钛矿凭借其优异的光电子性能，如高光致发光(PL)量子产率(QY)、高吸收系数、可调谐带隙、长载流子扩散长度等，成为多种半导体中当之无愧的“明星”材料。高缺陷容忍度，引起了学术界和工业界的极大关注。同时，DLW基于光与物质的相互作用，是一种高效、非接触、无掩模、深度分辨的微图案化技术。它通常通过将激光束与高分辨率显微镜耦合来执行，以最小化输出焦斑。 DLW 的分辨率取决于输出焦斑的直径和材料的阈值响应。根据制造机制和材料阈值响应，最佳分辨率通常在几纳米到几百纳米之间。 DLW的研究还加深了对光与钙钛矿之间相互作用机制的基本理解，为设计性能改进的光电器件铺平了道路。



南京师范大学未来光电功能材料中心甘志兴教授领导的科学家团队在《Light Advanced & Manufacturing》发表综述论文，总结了钙钛矿DLW的最新研究进展。激光与钙钛矿之间的具体相互作用机制分为六个部分，包括激光烧蚀、激光诱导结晶、激光诱导离子迁移、激光诱导相分离、激光诱导光反应和其他激光诱导跃迁。然后，他们重点研究了这些具有微/纳米图案和阵列结构的钙钛矿的应用，例如显示、光学信息加密、太阳能电池、LED、激光器、光电探测器和平面透镜。图案结构的优点凸显出来。最后，展望了钙钛矿DLW当前面临的挑战，并对其未来发展提出了展望。

激光是操纵、制造和加工半导体上纳米/微米结构的优异工具，具有高精度、非接触式、易操作、免掩模的独特优势。由于钙钛矿的特殊结构，基于激光与钙钛矿之间不同相互作用机制的DLW被开发出来。详细的相互作用机制敏感地取决于激光，例如波长、脉冲/CW、功率和重复率，因此提供了灵活而强大的工具来加工具有精确控制的纳米或微米结构的钙钛矿。多种多样的相互作用机制决定了DLW在微电子、光子学和光电子学等领域的各种应用的巨大潜力。

更便宜且灵活可控的制造激光器，加上钙钛矿优异的光电性能将为钙钛矿上的DLW带来巨大的应用潜力。目前仍处于起步阶段，预计在不久的将来基础研究和行业需求将出现巨大繁荣。钙钛矿DLW的未来发展，需要解决一些关键的技术瓶颈，例如DLW技术的分辨率、偏析相的存在时间以及柔性基板的微图案化技术等。钙钛矿的应用几乎涵盖了所有领域。各种光电和光子领域，如单光子源、微纳激光器、光电探测器、光门、光通信、波导和非线性光学。因此，基于单个钙钛矿构建和集成具有不同功能的光子器件是非常有前途的。