[发明专利]一种钙钛矿微纳结构及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种钙钛矿微纳结构及其制备方法和应用，所述微纳结构包括发光材料层和导热衬底层，导热衬底层之上为发光材料层；所述发光材料层为3D钙钛矿APbBr₃纳米带，其中APbBr₃为CH₃NH₃PbBr₃(MAPbBr₃)、HC(NH₂)₂PbBr₃(FAPbBr₃)和CsPbBr₃中的一种。利用本发明结构可有效地转移体系在光泵浦下产生的局域热量，避免了热局域造成的样品损坏，提高了体系的热稳定性，进而获得低阈值受激辐射。本发明提供的微纳结构能够实现78K(110K)下，阈值为2(3.7)kW/cm²的连续激光泵浦下的受激辐射，且体系的制备方法简单。

技术领域

本发明属于半导体光电技术领域，具体涉及一种稳定超低阈值钙钛矿微纳结构及其制备方法和在制作纳米激光器中的应用。

背景技术

近年来，随着光电子器件的迅速发展，构建小型化、高集成度、低功耗的光电子器件成为光电领域的研究前沿。作为核心器件之一，低功耗、低阈值和高灵活性的微纳激光设备的研究也成为热点。目前，囿于材料体系稳定性、电注入效率以及体系导热性能等问题，室温电泵浦的激光器的实现仍面临诸多难题。因此，如何利用半导体材料设计具备稳定、高导热性能并用于连续光泵浦甚至电泵浦的微纳激光器是该领域的一大挑战，这将拓宽发光器件在显示、通讯、可穿戴光电子设备等方面的运用。

研究表明，实现室温电泵浦激光器，需要承受高达kA/cm²级的电流密度。此时，器件的droop效应明显，俄歇损耗增大，散热不良，这些问题都制约着大功率电注入发光及激光器件的应用和发展。因而选取高增益系数且稳定性高的半导体材料并设计具备高导热能力的器件结构是解决这一问题的关键。近年来，金属卤化物钙钛矿由于其具备高光吸收系数，低缺陷浓度，室温下可稳定存在的激子以及易调节的带隙结构等优点，为我们研究低阈值激光器提供了材料研究平台。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可实现低温连续光激发下的受激辐射的钙钛矿微纳结构，可有效地转移体系在光泵浦下产生的局域热量，避免了热局域造成的样品损坏，提高了体系的热稳定性，进而获得低阈值受激辐射。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种钙钛矿微纳结构，所述微纳结构包括发光材料层和导热衬底层，导热衬底层之上为发光材料层；所述发光材料层为3D钙钛矿APbBr₃纳米带，其中APbBr₃为CH₃NH₃PbBr₃(MAPbBr₃)、HC(NH₂)₂PbBr₃(FAPbBr₃)和CsPbBr₃中的一种。

优选地，发光材料层的厚度为75-400nm；所述微纳结构在78-110K连续光泵浦下，产生2-3.7kW/cm²低阈值受激辐射。

优选地，所述导热衬底层为玻璃、硅片、蓝宝石、银膜和金膜中的一种。

本发明还提供了一种上述钙钛矿微纳结构的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

1)制备发光材料层；

2)将步骤1)所得发光材料层转移到导热衬底层上，得到钙钛矿微纳结构。

优选地，步骤1)中，采用反溶剂法制备发光材料层。

进一步优选地，所述反溶剂法制备发光材料层包括如下步骤：