2017年11月29日，美国马里兰大学帕克分校和苏黎世联邦理工学院——为了提高钙钛矿光电光源的效率，研究人员将卤化铅钙钛矿纳米晶体与纳米光子腔耦合。研究团队将溶于甲苯的钙钛矿纳米晶置于氮化硅（SiN）腔体上。然后他们用一个脉冲激光器激活器件，使纳米晶体可以发射光子。

与位于无图案表面上的钙钛矿纳米晶体相比，室温下时间分辨寿命测量显示腔体中的钙钛矿纳米晶体的平均自发发射速率提高了2.9倍，意味着腔体内的光子发射效率提高了近三倍。

位于光子晶体纳米光束腔体和钙钛矿纳米晶体之间的耦合器件，覆盖了空腔共振膜的侧面。两个箭头表明激发并产生的信号垂直耦合于器件的内部和外部。由马里兰大学Zhili Yang提供。

使用溶液制备胶状量子发射器与用外延材料制造不同，后者是一种广泛使用的工艺，它涉及到在现有衬底上生长结晶覆盖层。据研究人员介绍，在不同种类的晶片上使用溶剂直接沉积胶状纳米晶体更加容易。

尝试用外延材料发光但未能有效地覆盖可见光谱，特别是在蓝绿光波长范围。来自马里兰大学和苏黎世联邦理工学院的研究团队演示的耦合器件展示了在510纳米即绿光处的发射。

“然而，这种方法所面临的巨大挑战是，你必须在腔体表面找到最优的晶体浓度（密度）”研究员Zhili Yang说。“它不能太浓缩，否则会对腔体造成不利影响，可能导致不合格。”

研究人员认为，可溶解加工的三卤化铅钙钛矿半导体可以在光电应用中作为一种替代材料，用于需要复杂生长能力来合成的外延材料。钙钛矿具有较小的斯托克斯位移、较高的电荷载流子迁移率和较大的吸收系数。据研究人员介绍，这些功能可以使高性能光伏器件、发光二极管和高效激光光源成为可能。除了光伏器件之外，钙钛矿可以作为光电应用的高效发射器和增益材料。

Yang说：“我们的工作表明，使用光子腔可以提高胶状钙钛矿纳米晶体的自发辐射。我们的研究成果为减少能量损耗和尺寸的微型芯片光源提供了一条途径。”

该研究发表在Applied Physics Letter (doi: 10.1063/1.5000248).

来源：https://www.photonics.com/Article.aspx?AID=62828

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