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近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所強場(chǎng)激光物理國家重點(diǎn)實(shí)驗室研究團隊與中國科學(xué)院大學(xué)杭州高等研究院合作，在鹵化物鈣鈦礦薄膜單模激光器研究方面取得了進(jìn)展。相關(guān)研究成果以Ionic Solvent-Assisted MAPbBr3 Perovskite Film for Two-Photon Pumped Single-Mode Laser為題，發(fā)表在《物理化學(xué)快報雜志》（The Journal of Physical Chemistry Letters）上。

納米級的小型化相干光源是光子集成回路的核心。當激光器的體積接近衍射極限時(shí)，便需要權衡激光性能及其物理尺寸之間的關(guān)系，而這使得亞波長(cháng)尺度的全介質(zhì)激光器較難實(shí)現。特別是對于鈣鈦礦薄膜激光器來(lái)說(shuō)，通常需要一個(gè)復雜的外部腔體來(lái)提供光反饋。

本研究使用新穎的離子液體醋酸甲胺（MAAc）作為鈣鈦礦前驅體溶劑，在大氣環(huán)境中通過(guò)一步法旋涂制備了具有大晶粒、低缺陷的鈣鈦礦薄膜。相比于傳統的反溶劑方法制備的鈣鈦礦薄膜，離子液體輔助制備的鈣鈦礦薄膜的烏爾巴赫帶尾能量從81.4 meV降低至49.7 meV，結晶質(zhì)量明顯提升，熒光強度增大2倍，增益系數從285 cm-1提升至 638 cm-1。該研究結合300nm厚度的增益介質(zhì)，采用60nm厚度的紫外膠層和石英襯底，構建了“三明治”結構，在室溫下實(shí)現了雙光子激發(fā)的閾值僅為261.2 uJ/cm2的單模激光發(fā)射，具有高達78.6%的偏振度和0.35 nm的窄線(xiàn)寬。這一結構緊湊、簡(jiǎn)單的亞波長(cháng)鈣鈦礦激光器，有望為未來(lái)集成小型化芯片光源提供可行的解決方案和有效的策略。

研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金和上海市“科技創(chuàng )新行動(dòng)計劃”的支持。

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