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近日，中國科學院上海光學精密機械研究所強場激光物理國家重點實驗室與重慶大學合作，在實現(xiàn)鈣鈦礦量子點穩(wěn)定發(fā)光的合成控制及微納激光性能提升領域取得新進展。相關研究成果以封面文章發(fā)表于Advanced Science（2019, DOI: 10.1002/advs.201900412）。

鈣鈦礦量子點具有優(yōu)異的光學性能，如窄帶發(fā)光、單色性好、熒光量子產率高等特點，在多個領域具有巨大的應用潛力。然而，鹵化物鈣鈦礦量子點對極性溶劑和高溫比較敏感，限制了其進一步應用。此外，單個鹵化物鈣鈦礦量子點存在熒光閃爍性，阻礙了其在量子點發(fā)光二極管、納米激光、固態(tài)照明等領域的應用。

該研究中，首次將CdS納米材料對單顆粒的CsPbBr3量子點進行包覆，有效提高了其在高濕度、高溫度下的穩(wěn)定性。通過熒光顯微鏡技術對包覆前后的量子點進行閃爍性測試，結果表明包覆后的CsPbBr3/CdS量子點呈現(xiàn)出明顯的非閃爍性特征。研究表明由于CdS殼成功包覆之后，將CsPbBr3量子點中的載流子限制在其表面，從而有效抑制了非輻射俄歇復合，保證了載流子在量子點內部的輻射復合發(fā)光，抑制閃爍性。此外，研究小組利用顯微光學系統(tǒng)分別對CsPbBr3量子點及CsPbBr3/CdS量子點的自發(fā)放大發(fā)射及激光性能進行研究。在自發(fā)放大發(fā)射（ASE）的測試中，包覆后的鈣鈦礦量子點展示了更優(yōu)異的性能，其ASE閾值下降了14%。為進一步探索CsPbBr3/CdS量子點的激光性能，將CsPbBr3/CdS量子點作為增益介質，填充入微毛細管中，在雙光子泵浦源的激發(fā)下，成功檢測到穩(wěn)定的回音壁模式（WGM）激光，并且該激光呈現(xiàn)低閾值、高品質的特點，在納米激光領域有巨大的應用潛力。

該項研究得到中科院B類先導專項、國家重點研發(fā)計劃-政府間國際科技創(chuàng)新合作重點專項、中科院“百人計劃”、國家自然科學基金等的支持。

圖1 該研究作為Advanced Science 2019第6卷第8期封面文章發(fā)表。

圖2 （a）純CsPbBr3量子點的熒光強度波動軌跡圖和熒光強度統(tǒng)計圖；（b）CsPbBr3/CdS量子點的熒光軌跡圖；（c）反熒光漂白曲線；（d和e）純CsPbBr3量子點和CsPbBr3/CdS量子點在不同時刻的視頻截圖。

圖

3

（

A

）

CsPbBr3/CdS

量子點

WGM

微納激光發(fā)射光譜；（

B

）發(fā)射強度與激發(fā)強度的依賴關系，品質因子為

1217

。