《中国研究人员研制出全球首个电驱动钙钛矿激光器》

  • 来源专题:先进材料
  • 编译者: 李丹
  • 发布时间:2025-10-09
  • 转自全球技术地图

    据先进制造与新材料情报研究9月26日消息,中国浙江大学的研究人员研制出全球首个电驱动钙钛矿激光器。钙钛矿半导体是一类新型激光材料,因其发射光谱可调,且在光驱动条件下能实现极低的激光发射阈值,具有十分优异的技术前景,但光驱动钙钛矿激光通常需要借助体积庞大的外部光源(如脉冲激光器),限制了器件的适用范围。此次研制的激光器包含两个光学微腔,将低阈值钙钛矿单晶微腔子单元与高功率微腔钙钛矿LED子单元集成于同一个器件,形成了一个垂直堆叠的多层结构。这种新型半导体激光器发射激光所需的最小电流(阈值电流)为92 A/cm2,比最好的有机半导体激光器还低一个数量级,且表现出较好的稳定性,并能在36.2 MHz的带宽下实现快速调制,有望应用于片上数据传输、计算和生物医学等领域。相关研究成果发表在《Nature》期刊。

  • 原文来源:https://mp.weixin.qq.com/s/CWhulPHYQb2yB9U9yDsB-w
相关报告
  • 《全球首个电驱动钙钛矿激光器问世》

    • 来源专题:能源情报网监测服务平台
    • 编译者:郭楷模
    • 发布时间:2025-09-01
    • 浙江大学光电科学与工程学院教授狄大卫、邹晨和赵保丹团队研制了世界上第一个电驱动钙钛矿激光器。近日,相关研究论文发表于《自然》。 激光器种类繁多,当前钙钛矿半导体、有机半导体和量子点等新型激光材料展现出显著优势。在这些材料中,钙钛矿半导体因其发射光谱可调(可实现各种色彩),且在光驱动条件下能实现极低的激光发射阈值,具有十分广阔的技术前景。然而,一直以来,研发电驱动钙钛矿激光器是钙钛矿光电子学领域的最大挑战,也是全球众多科研团队共同追寻的目标。 为实现电驱动激光发射,研究人员发明了一种集成式的双腔结构,将高功率微腔钙钛矿LED子单元与低阈值钙钛矿单晶微腔子单元集成于同一个器件,形成了一个垂直堆叠的多层结构。该器件将微腔钙钛矿LED在电激励下产生的大量光子高效耦合(耦合效率达82.7%)到第二个微腔中,并激发单晶钙钛矿增益介质,产生激光。 在电激发条件下,钙钛矿激光器的激光阈值为92安培/平方厘米,比最好的电驱动有机激光器还要低一个数量级。而且,电驱动钙钛矿激光器表现出比有机激光器更优异的可重复性和稳定性,能在36.2兆赫兹的带宽下实现快速调制。这种调制速率是通过减小器件有效面积以实现最小电阻电容常数,并使用硅衬底改善散热实现的。 电驱动钙钛矿激光器可用于光学数据传输等多种应用场景,还可用作集成光子芯片和可穿戴设备中的相干光源。研究人员表示,未来还需要克服微腔钙钛矿LED子单元纳秒级的自发辐射寿命限制,以实现器件的吉赫兹级高速运行。
  • 《浙江大学研制出全球首个电驱动钙钛矿激光器》

    • 来源专题:光电信息技术
    • 编译者:王靖娴
    • 发布时间:2025-08-31
    • 【内容概述】据光行天下8月31日报道,近日,浙江大学光电科学与工程学院/海宁国际联合学院狄大卫教授、邹晨研究员和赵保丹教授团队研制了世界上第一个电驱动钙钛矿激光器。这是一个包含两个光学微腔的“双腔”激光器,它将低阈值钙钛矿单晶微腔子单元与高功率微腔钙钛矿LED子单元集成于同一个器件,形成了一个垂直堆叠的多层结构。这种新型半导体激光器,其发射激光所需的最小电流(阈值电流)为 92A/cm2,比最好的有机半导体激光器还低一个数量级,且表现出较好的稳定性,并能在36.2 MHz的带宽下实现快速调制,有望应用于片上数据传输、计算和生物医学等领域。    驱动激光器工作所需的外部能量源主要包括电和光两种形式。过去十余年间,全球学者在光驱动钙钛矿激光方向取得了系列重要进展,然而,光驱动通常需要借助体积庞大的外部光源(如脉冲激光器),它使器件的适用范围十分有限。研发电驱动钙钛矿激光器,是钙钛矿光电子学领域一直以来的最大挑战,也是全球众多科研团队共同追寻的目标。    “为了实现电驱动激光发射,我们发明了一种集成式的双腔结构。我们的方案是,将高功率微腔钙钛矿LED子单元与高质量单晶钙钛矿微腔子单元紧凑地集成在同一器件中”,狄大卫介绍。该器件将微腔钙钛矿LED在电激励下产生的大量光子高效地耦合到第二个微腔中,并激发单晶钙钛矿增益介质,产生激光。     电驱动钙钛矿激光器可用于光学数据传输等多种应用场景,还可用作集成光子芯片和可穿戴设备中的相干光源。团队发现,该器件能在36.2 MHz带宽下通过电脉冲进行快速调制。这种调制速率是通过减小器件有效面积以实现最小电阻电容(RC)常数,并使用硅衬底改善散热实现的。 (文献原文见附件)