科學家們在鈣鈦礦材料的發光領域取得重大突破，開發出一種雙重策略，顯著降低了鈣鈦礦薄膜的發光閾值，為高效能雷射和發光二極體（LED）的發展開闢了新途徑。這項研究由張、李、羅等研究人員領銜，發表於《Light: Science & Applications》期刊，標誌著在電信、顯示器和感測技術等領域，鈣鈦礦材料的應用前景更進一步。
鈣鈦礦：潛力與挑戰並存
鈣鈦礦材料因其卓越的光電特性而備受關注，包括高光致發光量子產率、可調節的能隙以及易於溶液處理等優勢。然而，要實現鈣鈦礦材料的放大自發輻射（ASE），長期以來面臨著穩定性、缺陷狀態以及高激發能量需求等挑戰。
雙重策略：濕度與 BHT 的巧妙結合
研究團隊創新性地採用了雙重策略，將傳統上被認為對鈣鈦礦有害的濕度，轉變為提升發光特性的關鍵要素。他們發現，控制濕度可以引導鈣鈦礦晶格的微妙重組，有效地鈍化缺陷位點，從而減少非輻射複合。這種重組不僅穩定了鈣鈦礦相，還有助於激子限制並提高輻射複合率，這是實現 ASE 的重要前提。
BHT 的輔助作用
除了濕度控制，研究團隊還引入了丁基羥基甲苯（BHT），一種常見於聚合物穩定劑的抗氧化劑，作為鈣鈦礦薄膜形成過程中的化學鈍化劑。BHT 分子優先與鈣鈦礦組分相互作用，特別是在晶界和缺陷處，形成保護性有機介面，抑制氧化降解並減少陷阱態。
精確的平衡
研究強調了濕度含量和 BHT 濃度之間需要精確的平衡。過多的濕度可能導致鈣鈦礦降解，而不足的量則無法誘導有益的晶格重排。同樣，BHT 添加劑必須經過仔細校準，以確保有效的鈍化，同時不阻礙電荷傳輸。
突破性成果：超低閾值與高穩定性
透過濕度和 BHT 的協同作用，研究團隊成功製備出具有增強結晶度、降低陷阱密度和卓越環境穩定性的鈣鈦礦薄膜。實驗結果顯示，這種雙重策略使甲基銨碘化鉛（MAPbI₃）鈣鈦礦薄膜在奈秒脈衝激發下的 ASE 閾值達到 8.987 μJ cm⁻²，相較於原始薄膜降低了 84%，是迄今為止報導的最低值。此外，經過 30 天的環境儲存後，這些薄膜仍能完全保持 ASE 強度。
應用前景：雷射技術的革新
超低 ASE 閾值的實現，為開發緊湊型、可調諧的鈣鈦礦雷射開闢了道路，這些雷射可以降低功耗並提高耐用性。這對於小型化光子電路、光學計算的晶片光源以及需要輕量化、靈活且具成本效益的組件的先進感測平台至關重要。
結論與研判
這項研究不僅為鈣鈦礦雷射的發展帶來了突破，也為其他光電元件的性能提升提供了新的思路。通過精確控制環境因素和化學添加劑，可以實現對鈣鈦礦材料的精細調控，從而獲得更優異的光電特性。這項技術有望加速鈣鈦礦雷射的商業化進程，使其在光學技術領域發揮更重要的作用。
Newsflash | Powered by GeneOnline AI
For any suggestion and feedback, please contact us.
原始資料來源: GO-AI-6號機 Date: February 2, 2026