上海光机所在UV-NIR超快激光诱导磷硼酸盐玻璃合成CsPbBr3量子点方面取得新进展

近日,中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光单元技术实验室在UV-NIR超快激光诱导磷硼酸盐玻璃合成CsPbBr3量子点方面取得新进展。研究人员首先通过掺铝和热处理工艺在硼磷酸盐玻璃中得到了具有优异热稳定和化学稳定性的CsPbBr3量子点。随后通过超快激光诱导在玻璃表面和内部析出了钙钛矿CsPbBr3量子点,该研究扩大了钙钛矿量子点的应用范围,在构造3D光学器件领域具有应用前景。相关研究成果已发表在Chemical Engineering Journal

800 nm飞秒激光和1064 nm皮秒激光辐照后玻璃中合成出的CsPbBr3量子点在日光灯和365 nm紫外灯下的照片

目前,包括皮秒和飞秒激光在内的超快激光在透明介质内部进行三维结构的微加工已被证明是一种成功且用途广泛的技术。超快激光照射引起的热效应可以导致有效元素的迁移,并促使在焦点周围区域形成半导体纳米晶体或量子点,它们可以在玻璃内部任意构造三维晶体图案,因此,在构造3D光学器件领域有着很大的应用前景。

在实验过程中,研究人员采用波长范围在紫外-可见-近红外,且有着不同功率的超快激光器在玻璃的表面和内部析出了CsPbBr3量子点。实验发现超快激光器诱导玻璃表面和内部析晶的行为极为不同。由于玻璃表面存在缺陷和杂质等成核点,玻璃表面采用低峰值功率的脉冲激光就可以直接诱导出CsPbBr3量子点,可能是玻璃表面的晶体成长原料不足和有缺陷等,随后的热处理会导致量子点尺寸减小。另一方面,玻璃内部缺少成核点,高峰值功率的激光只能在玻璃内部诱导出晶核,这需要经过热处理后才能在玻璃内激光诱导部位析出CsPbBr3量子点。这种新方法将在玻璃中构造大容量光存储、有源光波导和3D光学器件发挥重要作用。

相关研究得到了国家自然科学基金的资助(No. 51872308)。(文章来源:中国科学院上海光学精密机械研究所)

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