在光子集成电路中，单片集成的半导体激光器兼具低功耗、高集成度与良好工艺兼容性等优点，是构建片上光互连系统的核心功能单元。相较受限于严格晶格匹配约束的III–V族半导体，全无机钙钛矿薄膜具有可溶液法直接沉积的“衬底无关”制备优势，为片上激光器摆脱异质键合与外延转移提供了新的材料范式。然而，当前钙钛矿激光器的直接泵浦方式仍停滞于光泵浦阶段，且普遍依赖于短脉冲的泵浦条件，导致其向直接电泵浦激光的转化受阻。症结在于：慢速载流子注入条件下实现粒子数反转的机制尚未厘清，且缺乏兼顾低光学损耗的俄歇抑制策略。
针对上述问题，浙江大学何海平、戴兴良和浙江工业大学李静等人提出了一种简单的“相再分布”策略，以抑制钙钛矿薄膜中的非辐射俄歇复合。具体而言，研究团队利用独特的挥发性铵盐作为调控剂，驱动结晶过程中低维杂质相的消除，在显著抑制俄歇复合的同时保证了薄膜的低损耗系数。更重要的是，研究揭示了慢速载流子注入条件下非辐射俄歇复合对实现粒子数反转的重大阻碍，强调了有效的俄歇抑制策略是通向连续波泵浦乃至电泵浦钙钛矿激光器的必要手段。基于此，研究团队成功构筑了准连续波钙钛矿垂直腔面发射激光器（VCSEL），可输出阈值低至17.3 μJ cm-2、质量因子高达3850的单模激光，综合性能位居世界最前沿。此外，这一策略适用于可见光波段内宽谱范围的光放大波长调谐，为钙钛矿激光器的多领域应用铺平了道路。
文章亮点
1.开发了挥发性铵盐驱动的“相再分布”策略，原位验证了结晶过程中低维钙钛矿杂质相的消除，实现了俄歇抑制和结晶优化。
2.揭示了慢速载流子注入条件下非辐射俄歇复合对实现粒子数反转的重大阻碍，强调了俄歇抑制是钙钛矿激光器实现电泵浦激光的必然要求。
3.构筑了钙钛矿垂直腔面发射激光器，在准连续光激发条件下可输出阈值低至17.3 μJ cm-2、质量因子高达3850的单模激光，综合性能位居世界最前沿。
4.探索了本策略的光放大波长宽谱调谐的可行性，为钙钛矿激光器的多领域应用铺平了道路。
Xinyang Wang,Guochao Lu, Qiuting Cai, Jing Li, Haoran Zhang, Zaishang Long, Meiyi Zhu, Yun Gao, Qingli Cao, Hanyan Huang, Xingliang Dai, Zhizhen Ye, Haiping He, “Volatile ammonium-driven perovskite phase reconstruction for high-performance quasi-CW lasing.” Advanced Photonics, Vol. 7, Issue 5, 056006 (August 2025).
https://doi.org/10.1117/1.AP.7.5.056006
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