飞秒激光烧蚀结晶钙钛矿诱导空间分辨光发射和激光行为

近日，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所的研究人员在MaterialsTodayPhysics上发表了一项研究，揭示了钙钛矿材料在经过飞秒激光加工后的发光特性。

卤化铅钙钛矿因其优异的光伏效应而变得流行，并用于创造有趣的微/纳米发光结构。然而，对于高强度激光诱导的形态和缺陷化学如何影响光发射，人们一直缺乏了解。

在这项研究中，研究人员发现飞秒激光烧蚀对单晶和多晶MAPbBr3钙钛矿的空间分辨光致发光(PL)和激光行为有显着影响。

由于其独特的缺陷化学和形态特征，材料的飞秒激光诱导区域被发现相对于未受影响的表面区域具有不同的发光行为。空间分辨稳态和时间分辨PL研究以及扫描电子显微镜图像表明，激光影响和未受影响的区域包含可区分的载流子复合机制。

对于单晶钙钛矿样品，发现重铸沉积区域通过重结晶微/纳米结构对光的多次散射表现出放大自发发射(ASE)。双激子机制被确定为导致ASE效应的主要增益机制。

多晶钙钛矿样品上的激光改性区域揭示了随机激光(RL)性能的显着增强。结果证实，由于散射光的平均自由程长，发射属于非相干RL发射。进一步证明，激光诱导的非辐射缺陷钝化和平均晶粒尺寸的减小可以显着增强非相干RL发射特性。RL阈值降低了近七倍，斜率效率提高了1.5倍。

这项研究揭示了飞秒激光照射对钙钛矿材料的物理和化学改性作用，并表明通过超快激光加工制造所需的钙钛矿发光微结构是一种最佳策略。