[发明专利]利用飞秒激光制备钙钛矿阵列微型谐振腔激光器的方法

说明书

本发明属于微纳激光器技术领域，具体提供了利用飞秒激光制备钙钛矿阵列微型谐振腔激光器的方法，先将FAI和PbI₂两种原材料分别置于有机源和无机源中分别得到FAI源和PbI₂源；然后将FAI源和PbI₂源的蒸发速率稳定在时，且FAI源温度达到250℃同时腔内气压稳定在9±0.3×10^‑4pa，后开始蒸镀；然后在蒸镀的同时，将承载钙钛矿的石英玻璃置于FAI源和PbI₂源的上方，以使得FAI和PbI₂蒸气在石英玻璃表面沉积得到FAPbI₃；然后蒸镀结束后先冷却再退火得到钙钛矿薄膜；最后在蒸镀的钙钛矿薄膜上通过飞秒激光系统加工得到钙钛矿微纳结构。可根据原材料不同制备不同组分的钙钛矿薄膜，可根据蒸发沉积时间不同控制薄膜厚度。且利用激光加工更易于达到大规模高质量制备的要求。

技术领域

本发明属于微纳激光器技术领域，具体涉及利用飞秒激光制备钙钛矿阵列微型谐振腔激光器的方法。

背景技术

随着微纳光子学的快速发展，对微纳光子器件的需求也日益迫切。在这其中，微型激光器是各种微纳光子器件的基础。但是当半导体激光器的尺寸减小到微米尺度以下时，都会面临衍射极限导致的相对折射率下降，谐振腔品质因子过低，有效增益区域过小等问题，即难以产生足够增益和进行谐振。

近年来，钙钛矿材料作为一种直接带隙半导体材料，因具有载流子迁移速率大、扩散长度长、吸收系数大、量子率高等优点，使得其不仅在光伏领域具有优异的表现，在微纳激光器以及光电探测等领域也具有广泛的应用。利用钙钛矿制备微盘激光器具有简单的几何形状、较小的占用空间、低阈值以及可集成度高等特点，可以作为大规模光子集成电路和超大规模光通信系统的理想光源，其在全光网络和光电子信息集成网络中具有重要的应用。

钙钛矿薄膜光学微谐振腔的制备一直是钙钛矿微盘激光器研究的重点。现有钙钛矿微型激光器的办法大都是自下而上的生长式制备，既先将钙钛矿生长的基底载体加工出特定形貌，再在基底载体上进行薄膜生长从而得到期望形貌的钙钛矿，其尺寸一般为微米级。如专利一种钙钛矿微型激光器的制备方法(CN201811227697.0-申请公开)、一种纳米尺度激光器阵列的制备方法(CN201710522280.6-申请公开)便是采用如此方法。但由于钙钛矿生长过程难以原位实时监测，用这种方法制备的钙钛矿器件无法精确把控所生长的钙钛矿微纳结构的形貌、尺寸。同时钙钛矿微盘激光器性能受钙钛矿薄膜性质影响较大，不同组分、谐振腔形貌的钙钛矿激光器有着截然不同的光学性质，而器件制备效果受钙钛矿生长条件约束，难以进行多次重复制备且制备件形貌难以统一。故需要寻找一种替代的微型谐振腔制备方法，用以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中微型激光器制造精度低的问题。

为此，本发明提供了利用飞秒激光制备钙钛矿阵列微型谐振腔激光器的方法，包括步骤：

S1：将FAI和PbI₂两种原材料分别置于有机源和无机源中分别得到FAI源和PbI₂源；

S2：将所述FAI源和PbI₂源的蒸发速率稳定在1±0.1时，且FAI源温度达到250℃同时腔内气压稳定在9±0.3×10^-4pa，后开始蒸镀；

S3：在蒸镀的同时，将承载钙钛矿的石英玻璃置于所述FAI源和PbI₂源的上方，以使得FAI和PbI₂蒸气在所述石英玻璃表面沉积得到FAPbI₃；

S4：蒸镀结束后先冷却再退火得到钙钛矿薄膜；

S5：最后在蒸镀的钙钛矿薄膜上通过飞秒激光系统加工得到钙钛矿微纳结构。

优选地，所述有机源受温度控制，所述无机源受电流控制。