日前，太原理工大學物理與光電工程學院郭鵬飛課題組在納米能源領域取得重要研究進展，研究成果以“On-wire Axial Perovskite Heterostructures for Monolithic Dual-wavelength Laser”為題發(fā)表在國際能源領域頂級期刊《Nano Energy》（影響因子17.881）。該論文的第一署名單位為太原理工大學，郭鵬飛副研究員為論文第一和通訊作者，香港城市大學Johnny C. Ho, Kin Man Yu教授為論文共同通訊作者。
雙波長納米激光器在光信息處理和光通信等多領域有著廣泛的應用。發(fā)展多波長納米激光光源對于實現(xiàn)基于高密度光子集成芯片的新型光信息處理和運算技術具有極其重要的意義。傳統(tǒng)基于無機鈣鈦礦納米線的激光器，由于材料帶隙結構單一、自吸收損耗較大及端面反射率低導致激光發(fā)射頻率單一，閾值普遍偏高的問題。目前，制備出高結晶質量、具有清晰界面的單根鈣鈦礦異質結納米線，仍然面臨巨大挑戰(zhàn)。
圖2.鈣鈦礦異質結納米線的(A)SEM和發(fā)光圖像及(B)能帶結構示意圖
圖3.基于鈣鈦礦異質結納米線的雙波長受激發(fā)射性質。(A)光學測試示意圖；(B)泵浦功率依賴的PL發(fā)射光譜；(C)泵浦功率密度和發(fā)射強度關系曲線
郭鵬飛課題組發(fā)展了一種源移動式納米線生長技術，通過材料在微納尺度的能帶設計和生長控制，可控制備了一種一維半導體鈣鈦礦CsPbCl3/CsPbI3異質結構。解決了由于單納米結構帶隙不可控導致的鈣鈦礦納米線激光器發(fā)射波長單一的問題。這種一維納米結構由發(fā)紅光（CsPbI3）和發(fā)藍光（CsPbCl3）的半導體材料沿軸向外延組成，在激光照射下呈現(xiàn)出軸向異質結構。由于納米線獨特的能帶結構，在激光泵浦下，可以實現(xiàn)雙向非對稱波導。不同增益介質發(fā)出的光沿微腔向兩端傳輸過程中，發(fā)生能量轉移，隨著激發(fā)強度的不斷增大最終形成增益，實現(xiàn)雙波長(425.5 nm and 687.4 nm)激光發(fā)射。這一重要發(fā)現(xiàn)將在集成納米光子技術領域有著巨大的應用前景。
該研究工作獲得了國家香江學者計劃、太原理工大學高層次引進人才項目的資助。
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