[发明专利]钙钛矿光学脉冲调制器件及其制备工艺与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机-无机复合钙钛矿光学脉冲调制器件及其制备工艺与及应用，属于激光器件技术领域。

背景技术

有机金属卤化物钙钛矿晶体是一种化合物半导体，由于其具有高的太阳光谱吸收系数，与通常的太阳能膜层相比，可以做得更薄，成为制备平面异质结太阳能电池最为理想的材料。有机金属卤化物钙钛矿晶体中最具代表性的是甲基氨基碘化铅(CH₃NH₃PbI₃)。

甲基氨基碘化铅(CH₃NH₃PbI₃)属于钙钛矿型结构(ABX₃)材料，具有稳定的晶体结构、独特的电磁性能以及很高的氧化还原、氢解、异构化、吸光性、电催化等活性，是一种新型的功能材料，并因其高的转化效率、低廉的生产成本和简单的制作工艺成为近两年全球太阳能电池领域的研究热点，有望成为未来清洁能源的主力。CN104084699A提供一种柔性衬底上制备均匀有机无机钙钛矿晶体薄膜的方法，包括：在镀有导电薄膜的柔性衬底上浸涂或旋涂在导电薄膜上制备有机无机钙钛矿薄膜，100℃以下低温预退火；用超短脉冲激光通过物镜聚焦在所述有机无机钙钛矿薄膜的表面，焦点处的钙钛矿材料发生熔化再生长，形成均匀薄膜。用于制备平面异质结太阳能电池。

CN104250723A公开了一种基于金属铅单质薄膜原位大面积控制合成钙钛矿型CH₃NH₃PbI₃薄膜材料的化学方法，在基底表面溅射铅单质薄膜，然后将具有铅单质薄膜的基底材料水平浸泡于含有单质碘和碘化甲胺的有机溶液中，恒温反应原位制得CH₃NH₃PbI₃薄膜材料；所得CH₃NH₃PbI₃薄膜纯度高、薄膜表面晶体均匀，可用于第三代太阳能电池。

光学脉冲调制器件是激光器中重要的器件，而被动调制器件具有体积小、结构简单、便于集成等优势，是脉冲光学器件的首选。被动调制的原理主要是利用材料的非线性可饱和吸收效应即当强光进行照射时，其价带中的电子会全部跃迁至导带，在导带形成完全分布，从而不会再对该光进行吸收，也就是对该光保持较高的透过率。常用的半导体可饱和吸收体主要有可饱和吸收镜(SESAM)和砷化镓(GaAs)两种器件，这两种器件制作工艺比较复杂，生产成本较高，能耗较大。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种低成本钙钛矿光学脉冲调制器件及其制备工艺。

本发明还提供所述钙钛矿光学脉冲调制器件在脉冲激光中的应用。

本发明的技术方案如下：

一种钙钛矿光学脉冲调制器件，包括：

一石英玻璃衬底，和沉积在该衬底上表面、厚度为300-600nm钙钛矿薄膜；

非必要地，在该衬底背面镀以有利于激光振荡的介质膜；

该器件用于脉冲激光器时，沉积有钙钛矿薄膜的一面朝向激光腔内，另一面朝向激光腔外，实现对1.05-1.1μm红外波段的激光进行调制。

根据本发明优选的，所述的钙钛矿薄膜是甲基氨基碘化铅(CH₃NH₃PbI₃，有机无机钙钛矿)薄膜。特别优选，钙钛矿薄膜厚度为400-500nm。所述钙钛矿薄膜采用半气相法或液相法使PbI₂与CH₃NH₃I反应生成CH₃NH₃PbI₃沉积在石英玻璃衬底上表面制成；可按现有半气相法或液相法沉积技术制备即可。

根据本发明优选的，所述的石英玻璃衬底厚度为0.5mm-2mm；特别优选石英玻璃衬底厚度为2mm。

本发明所述的钙钛矿光学脉冲调制器件，可加工成任意形状，优选的形状是矩形或圆形。器件尺寸可根据需要选择。优选的钙钛矿薄膜厚度为400-500nm。

本发明所述的镀在石英玻璃衬底背面的介质膜可根据应用时的要求，改变振荡光的反射率，克服不镀膜时反射率不可变等因素带来的缺点，有利于脉冲激光器的设计。优选的，在石英玻璃衬底背面镀以对1.05-1.1μm高透的介质膜。

一种低成本钙钛矿光学脉冲调制器件的制备方法，包括：