稀土掺杂钙钛矿纳米晶激光效应研究

基本信息
批准号:51802198
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:24.00
负责人:陈献
学科分类:
依托单位:深圳大学
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:朱家杰,韩飞,李昆龙,焦芳莹
关键词:
钙钛矿纳米晶稀土微纳谐振腔激光
结项摘要

Micro/nanoscale lasers and optical amplifiers are the core parts in optoelectronic integration circuit, which are very important for information technology. Coherent light sources with high stability and good spectral purity at different wavelength are required due to the growing demand of high information density and accuracy in integrated optoelectronic circuit. Searching for optical gain mediums with excellent luminescence, tunable wavelength, and cost-effective fabrication process is still a hotspot and difficult subject in the past decade. Although micro/nano-lasers based on semiconductors or organic molecules have been fabricated, these materials are usually faced with a series of insurmountable problems such as broad emission bands, small Stokes shifts, and high laser threshold resulting from heavy light losses caused by serious re-absorption. Lanthanide-doped luminescent materials featuring sharp emission bands, long luminescence lifetimes, and large effective Stokes shifts, characteristics that are particularly suitable for optical gain application. Doping lanthanide ions in perovskite nanocrystals can combine the advantages of large absorption cross section of perovskite and unique optical properties of lanthanide ions, which provide a potential in laser applications. In this regards, we propose to systematically investigate synthesis and luminescence of lanthanide-doped perovskite nanocrystals with controllable size as well as tunable emission wavelength. The nanocrystals are compatible with polymers to fabricate laser resonators with different sizes and shapes. We aimed to achieve micro/nano-lasers with tunable color and controllable mode under a single wavelength excitation. Once refined, we envisage that our study will significantly expand the scope of applications for lanthanide-based luminescent materials and open up new opportunities in diverse fields such as lasers and photonic devices.

微纳尺度上的激光器和光放大器是未来芯片上光电集成的核心器件,对未来超级计算机和“片上数据中心”等信息科学技术至关重要。日益增长的高密度、高精度信息处理需求使得高集成度微纳光子器件须配备具有高稳定性、良好的频谱纯度以及不同波长输出的纳米/微米相干光源。优异的发光能力、波长可调、易合成的光学增益介质始终是微纳激光光源领域研发的热点。半导体、有机分子等光学增益介质通常受制于过宽的发射带、过小的斯托克斯位移及较大的重吸收损失而导致激光阈值偏高。稀土掺杂发光材料因其窄带发射、长发光寿命和较大的斯托克斯位移,有望解决此瓶颈。本项目为此拟开发尺寸可控、发射光谱可调的稀土掺杂钙钛矿纳米晶,进一步克服传统稀土发光材料吸收截面小、量子效率低的缺陷,构筑不同尺寸和形状的激光谐振腔,以实现单一波长光源激发下的发光颜色可调、模式可控的激光光源原型器件。为拓展稀土发光材料在激光等光子器件领域的应用做出贡献。

项目摘要

微纳尺度上的激光器和光放大器是未来芯片上光电集成的核心器件,对未来超级计算机和“片上数据中心”等信息科学技术至关重要。日益增长的高密度、高精度信息处理需求使得高集成度微纳光子器件须配备具有高稳定性、良好的频谱纯度以及不同波长输出的纳米/微米相干光源。优异的发光能力、波长可调、易合成的光学增益介质始终是微纳激光光源领域研发的热点。半导体、有机分子等光学增益介质通常受制于过宽的发射带、过小的斯托克斯位移及较大的重吸收损失而导致激光阈值偏高。稀土掺杂发光材料因其窄带发射、长发光寿命和较大的斯托克斯位移,有望解决此瓶颈。本项目为此制备了一些列镧系掺杂纳米晶,研究了反应温度,反应时间,溶剂比例对卤氧化物纳米晶生长的影响。采用不同离子掺杂对发光波长进行调控,探索了不同稀土离子之间激发能量的跃迁过程,并基于核壳结构实现了单一纳米颗粒的多模发光。基于上述的纳米晶,开发了波长可控的微纳激光,为新型镧系掺杂发光材料的设计和开发提供了理论及实验依据,促进了镧系掺杂发光材料在微纳激光领域的应用。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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