基于红外上转换的电子束激发钙钛矿量子点发光研究
发布时间：2021-03-02 05:06
随着大数据时代的来临和可见光通信技术的快速发展,基于钙钛矿材料的光电子发光与器件逐渐成为照明发光领域的研究热点。虽然国内外学者采用光泵浦与电泵浦方式激励量子点发光取得了较为突出的成果。但从原理上讲,上述激励方式存在难以商业小型化集成、能量转化效率低、电流过大影响器件寿命等不利因素,限制了该新材料进一步地商业推广。为此,本文提出了一种电子束泵浦方式,设计并构建了基于微通道光电倍增机制的调制电子束泵浦源,实现了调制电子束泵浦钙钛矿量子点的发光与随机激光。主要研究内容包括调制电子束泵浦源设计、电子束调制物理建模、Cs Pb Br3量子点薄膜制备及真空电子束泵浦实验平台搭建等,具体可分为以下三部分:第一部分:首先分析了钙钛矿量子点薄膜光泵浦激射的技术优势以及激射机理,揭示了该类器件在集成小型化商业化时面临的主要技术瓶颈。其次,概述了电注入钙钛矿量子点LED器件取得的进展,探究了该类器件结构功率增益带宽积瓶颈对信息传输与器件寿命的约束。最后,为了解决上述问题,我们提出了一种调制电子束泵浦机构;分别从调制电子束泵浦与钙钛矿量子点激射两个维度,阐明了调制电子束泵浦钙钛矿量子点激...
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于多晶钙钛矿薄膜的光泵浦激光研究
微观结构为代表，低维钙钛矿材料一方面自身作为激光增益介质，可以产生受激辐射；另一方面通过形貌调控可以合成特定的微观几何结构，进而形成良好的光学谐振微腔[10]。典型的光学微腔有法布里-珀罗模式微腔、回音壁模式微腔、光子晶体微腔等[11-13]，以及无需固定谐振腔的随机激光模式[14-15]。因此被广泛用于制作钙钛矿微纳激光器[16-19]。2015年，YakuninS课题组于NatureCommunications上报道了全无机CsPbBr3钙钛矿纳米材料制备成的胶体状纳米晶，一方面通过球形谐振腔的耦合实现了回音壁（WGM）模式纳米激光（见图1.2a)），另一方面利用纳米晶结构实现了钙钛矿量子点薄膜的光泵浦随机激光（见图1.2b)）[20]。这是全无机钙钛矿量子点激光领域的重大研究突破。a)b)图1.2基于CsPbBr3钙钛矿量子点的不同激光模式a)回音壁模式激光b)随机激光同年，南京理工大学曾海波团队报道了基于CsPbX3纳米晶材料的光泵浦自发辐射光放大和激光发射[21]。如图1.3所示，随着光泵浦强度增大，CsPbBr3量子点薄膜PL光谱发射峰逐渐变窄，表明了受激辐射的出现，其激光阈值为20μJ/cm2。2015年，美国HaimingZhu等人报道了室温下低阈值和高质量的单晶卤化铅钙钛矿纳米线产生的波长可调谐激光[22]。如图1.4所示，其激发阈值为600nJ/cm2，发光峰的半高宽为0.22nm，相应的激光品质因子Q高达3600；通过观察纳米线发光效果图，
第1章绪论4发现随着泵浦强度的增加，纳米线从整体发光变为两端明显发射激光，这是由于纳米线自身形成的法布里-珀罗谐振腔形成光学反馈的作用。图1.3CsPbBr3量子点薄膜在不同光泵浦强度下的光致光谱图图1.4纳米线激光发光图以及在不同光泵浦能量下的光致发光特性同年，南洋理工大学熊启华课题组利用化学气相合成法制备了具有高结晶度的CH3NH3PbX3钙钛矿纳米线，其矩形截面具有长载流子扩散长度与良好的光学性能；在室温光泵浦激发下，获得了阈值为11μJ/cm2的近红外激光[23]。2016年，美国PeidongYang课题组报道了低温溶液相生长的CsPbX3纳米线与纳米片，具有低阈值激光、可调谐性和高稳定性[24]。如图1.5所示，分别展示了蓝光纳米线与绿光纳米片的激射光谱与激光效果。此外，发现当泵浦光强度超过激发阈值时，观察到纳米线两端与纳米片四周有强烈的激光输出，这是由于CsPbX3纳米线通过两个端面形成法布里-珀罗模式激光，纳米片通过四周腔壁形成回音壁模式激光。
本文编号：3058666
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于多晶钙钛矿薄膜的光泵浦激光研究
微观结构为代表，低维钙钛矿材料一方面自身作为激光增益介质，可以产生受激辐射；另一方面通过形貌调控可以合成特定的微观几何结构，进而形成良好的光学谐振微腔[10]。典型的光学微腔有法布里-珀罗模式微腔、回音壁模式微腔、光子晶体微腔等[11-13]，以及无需固定谐振腔的随机激光模式[14-15]。因此被广泛用于制作钙钛矿微纳激光器[16-19]。2015年，YakuninS课题组于NatureCommunications上报道了全无机CsPbBr3钙钛矿纳米材料制备成的胶体状纳米晶，一方面通过球形谐振腔的耦合实现了回音壁（WGM）模式纳米激光（见图1.2a)），另一方面利用纳米晶结构实现了钙钛矿量子点薄膜的光泵浦随机激光（见图1.2b)）[20]。这是全无机钙钛矿量子点激光领域的重大研究突破。a)b)图1.2基于CsPbBr3钙钛矿量子点的不同激光模式a)回音壁模式激光b)随机激光同年，南京理工大学曾海波团队报道了基于CsPbX3纳米晶材料的光泵浦自发辐射光放大和激光发射[21]。如图1.3所示，随着光泵浦强度增大，CsPbBr3量子点薄膜PL光谱发射峰逐渐变窄，表明了受激辐射的出现，其激光阈值为20μJ/cm2。2015年，美国HaimingZhu等人报道了室温下低阈值和高质量的单晶卤化铅钙钛矿纳米线产生的波长可调谐激光[22]。如图1.4所示，其激发阈值为600nJ/cm2，发光峰的半高宽为0.22nm，相应的激光品质因子Q高达3600；通过观察纳米线发光效果图，
第1章绪论4发现随着泵浦强度的增加，纳米线从整体发光变为两端明显发射激光，这是由于纳米线自身形成的法布里-珀罗谐振腔形成光学反馈的作用。图1.3CsPbBr3量子点薄膜在不同光泵浦强度下的光致光谱图图1.4纳米线激光发光图以及在不同光泵浦能量下的光致发光特性同年，南洋理工大学熊启华课题组利用化学气相合成法制备了具有高结晶度的CH3NH3PbX3钙钛矿纳米线，其矩形截面具有长载流子扩散长度与良好的光学性能；在室温光泵浦激发下，获得了阈值为11μJ/cm2的近红外激光[23]。2016年，美国PeidongYang课题组报道了低温溶液相生长的CsPbX3纳米线与纳米片，具有低阈值激光、可调谐性和高稳定性[24]。如图1.5所示，分别展示了蓝光纳米线与绿光纳米片的激射光谱与激光效果。此外，发现当泵浦光强度超过激发阈值时，观察到纳米线两端与纳米片四周有强烈的激光输出，这是由于CsPbX3纳米线通过两个端面形成法布里-珀罗模式激光，纳米片通过四周腔壁形成回音壁模式激光。
本文编号：3058666
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