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基于溶液加工的半导体激光器因其轻量化、可穿戴性和可扩展性,在光电子应用中展现出巨大前景。
在众多增益介质中,金属卤化物钙钛矿尤为突出,因其能够在光泵浦下实现波长可调、低阈值的激光输出。
然而,如何实现钙钛矿半导体的电驱动激光仍是一项关键挑战。
在此,来自浙江大学的邹晨、赵保丹以及狄大卫等研究者展示了一种电驱动钙钛矿激光器。相关论文以题为“Electrically driven lasing from a dual-cavity perovskite device”于2025年08月27日发表在Nature上。
该器件通过垂直集成低阈值单晶钙钛矿微腔子单元与高功率微腔钙钛矿LED(PeLED)子单元构建而成。
在脉冲电激发下,这种双腔钙钛矿器件表现出最低92 A cm⁻²的激光阈值(平均阈值为129 A cm⁻²,测试条件为约22 °C、空气环境),其数值比目前最先进的电驱动有机激光器低一个数量级。
实现这一突破的核心在于集成式双腔器件结构:微腔PeLED子单元能够以约82.7%的耦合效率将定向发射注入单晶钙钛矿微腔,从而触发激光作用。
该器件在工作中表现出1.8小时的半寿命(对应在10 Hz条件下约6.4 × 10⁴次电压脉冲),稳定性优于电泵浦有机激光器。
同时,其可在36.2 MHz带宽下实现快速调制,显示出在数据传输和计算应用中的潜在价值。
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图1集成双腔体钙钛矿激光器的结构和基本光学特性。
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图2 微腔PeLED亚单位的特性。
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图3 电驱动双腔体钙钛矿激光器的特性描述。
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图4 电驱动双腔体钙钛矿激光器的频率响应。
据了解,该课题组早在今年的3月19日,就已经在Nature主刊发文,此篇已经是今年第二篇。
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(来源:网络版权属原作者 谨致谢意)
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