近日，重慶師范大學物理與電子工程學院張丁可教授團隊在鈣鈦礦激光領域取得重要研究進展，研究以“Linearly Manipulating Color Emission via Anion Exchange Technology for High Performance of Amplified Spontaneous Emission of perovskites”為題發(fā)表在學術期刊《Advanced Materials》(中科院1區(qū)，top期刊，影響因子32.086)。重慶師范大學為第一署名單位，張丁可教授的研究生劉念為論文第一作者，我校張丁可教授、皮明雨副教授和國家納米中心劉新風教授為共同通訊作者。

全無機鹵化鉛鈣鈦礦（LHPs）由于具有高吸光系數(shù)、高熒光量子效率、窄半峰寬、簡單全溶液處理等優(yōu)點，在光電和光伏器件領域具有廣闊的應用前景。這類材料的最吸引人的特性是它們能夠?qū)崿F(xiàn)全可見光譜范圍內(nèi)的波長調(diào)諧，這使得該材料易應用于可調(diào)諧激光器的制備。根據(jù)分子特性，混合鹵化物鈣鈦礦CsPb(Cl/Br)3和CsPb(Br/I)3可以在CsPbCl3、CsPbBr3和CsPbI3之間通過快速陰離子交換法得到整個可見光譜區(qū)域的明亮光發(fā)光（PL）。這種反應通常在液相進行，特點是反應速率快，使其難以持續(xù)和準確地控制鹵素比。

目前，已經(jīng)有很多研究嘗試來調(diào)節(jié)液相反應中的陰離子交換反應速率。然而，交換反應過程速度仍然太快，難以控制晶體動力學生長過程，也沒有辦法連續(xù)準確地控制鹵素比。但減緩陰離子交換反應過程將有效地減少薄膜的表面缺陷狀態(tài)，促進具有良好形貌和結(jié)晶度的高質(zhì)量薄膜的形成，這有利于應用在光學放大器和激光器。

鑒于此，張丁可教授團隊提出了一種簡單的蒸汽/固體陰離子交換策略來控制反應過程，實現(xiàn)帶隙和放大自發(fā)發(fā)射（ASE）波長的大范圍調(diào)整，它表現(xiàn)出溫度依賴的陰離子交換速率。團隊通過優(yōu)化反應溫度，在90°C處，僅通過控制反應時間，就可以線性地操縱ASE波長，ASE峰位置與反應時間之間有明顯的線性關系。另外，與液相陰離子交換法獲得的CsPbClBr2薄膜相比，采用氣/固陰離子交換技術制備的鈣鈦礦薄膜具有優(yōu)越的薄膜質(zhì)量和增強的ASE性能。他們將ASE性能的提高歸因于離子交換反應時間的延長，這導致晶體成核和結(jié)晶生長動力學緩慢，最終形成均勻和致密的薄膜。最后，團隊分析了控制陰離子交換反應的機理。這項工作有望在未來使用簡單可控的技術來開發(fā)高質(zhì)量的全彩可調(diào)諧激光器。