近日,我校物理与电子工程学院张丁可教授团队在钙钛矿激光领域取得重要研究进展,在国际期刊《Advanced Functional Materials》(中国科学院1区,top期刊,影响因子19)上发表题为“Active Phase Transfer Enhances Amplified Spontaneous Emission and Mechanical Deformability in FAPbBr3 Perovskite Film”的研究论文。该论文第一署名单位为重庆师范大学,第一作者为我校研究生张行,唯一通讯作者为张丁可教授。
甲脒铅溴钙钛矿(FAPbBr3)凭借优异的光致发光量子产率和光学增益特性,被认为是激光增益材料的理想选择,在发光二极管、激光器等领域具有广阔应用前景。然而,传统制备方法面临体缺陷浓度高、机械可变形性不足等难题,严重制约了其在柔性光电子器件中的商业化应用。

针对这一挑战,研究团队创新开发了低温工程前驱体溶液化学策略,通过对溶液、反溶剂、衬底及加工氛围的全低温调控,实现了低缺陷密度、高机械稳定性的 FAPbBr3 钙钛矿薄膜的精准合成。该策略的核心在于利用低温有效调控四方相到立方相的定向相变,不仅降低了陷阱态密度,还通过强化静电相互作用构建了更有序的晶体结构。通过低温工程制备的FAPbBr3钙钛矿薄膜展现出的优异的ASE性能,同常温法制备的FAPbBr3钙钛矿薄膜相比,ASE阈值降低5倍、增益增加4倍。需要关注的是,该方法制备的FAPbBr3钙钛矿薄膜表现了优异的力学稳定性,在连续3000次弯折后仍表现稳定的ASE输出。这为钙钛矿材料在柔性激光显示、可穿戴电子设备等相关领域的应用拓展了更多可能。
该研究通过创新的低温工程技术,为解决传统钙钛矿材料缺陷浓度高、机械稳定性不足的关键难题提供了有效路径,提升了材料的光热稳定性与湿度稳定性,降低了制备过程中对环境条件的敏感性,并从光物理的角度深入分析了薄膜质量对激光性能的影响。本文为高性能柔性光电子器件的商业化发展提供了有益参考。