发光学报 | 通向钙钛矿电泵浦激光的研究进展

太原理工大学李国辉副教授、崔艳霞教授团队在《发光学报》2022年第10期发表了题为“通向钙钛矿电泵浦激光的研究进展”的综述文章，介绍了钙钛矿材料实现电泵浦激光的优势，梳理了现阶段通向钙钛矿电泵浦激光的两大问题（非辐射复合损耗高和热效应严重）及改善问题的有效策略，总结了通向钙钛矿电泵浦激光的补充手段与有望实现低阈值钙钛矿电泵浦激光的新机制，最后进行了展望和总结。

微型激光器，特别是微型电泵浦激光器，在光通信、光计算、光存储等领域具有十分重要的研究价值。可溶液法制备的钙钛矿拥有优异的光学、电学性能，是一类极具潜力的电泵浦激光增益介质。近年来，基于钙钛矿材料的室温连续光泵浦激光以及大电流电致发光器件陆续被报道，在通向钙钛矿电泵浦激光的研究上取得了可喜进展。

现阶段通向钙钛矿电泵浦激光的两个主要矛盾为高非辐射复合损耗（图1）和大的热效应（图2），文章介绍了针对这些问题的有效应对策略。

图1：（a）三维钙钛矿中不同的载流子复合机制对应的载流子寿命随注入载流子浓度变化的关系曲线；（b）准二维钙钛矿中的单重态激子与三重态激子的能量转移过程

图2：温度对钙钛矿发光器件性能的影响规律

同时，针对钙钛矿电注入型发光器件中还面临电荷注入不平衡、光学损耗高、增益能力不足等问题，通过平衡电荷注入（图3）、降低光学损耗（图4）、促进粒子数反转（图5）等策略，有助于钙钛矿电泵浦激光器件性能的提升。

图3：电荷注入平衡化

图4：降低光学损耗

图5：利用载流子转移机制促进粒子数反转

此外，基于新物理机制的钙钛矿激光被陆续报道，包括表面等离激元（SPP）、Mie共振、激子极化激元、连续域束缚态（BIC）等。未来，它们将在通向钙钛矿电泵浦激光研究中占据十分重要的位置。

图6：钙钛矿激光新机制。（a）表面等离激元激光器；（b）Mie共振激光器；
（c）极化激元激光器；（d）BIC激光器

总之，通向钙钛矿电泵浦激光研究已经取得了一系列可喜的进展。过去的几年中，研究人员们针对阻碍钙钛矿电泵浦激光实现的一系列问题，提出了一些解决方案，助力了通向钙钛矿电泵浦激光的发展。

| 论文信息 |

魏衍福,李国辉,潘登，等.通向钙钛矿电泵浦激光的研究进展[J].发光学报,2022,43(10):1478-1494. 

https://cjl.lightpublishing.cn/thesis/62/28300063/zh/

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