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全球首创!浙大团队成功研制电驱动钙钛矿激光器,开启光电集成新纪元

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全球首个电驱动钙钛矿激光器的问世,对钙钛矿材料而言具有里程碑式的意义

全球首个电驱动钙钛矿激光器的问世,对钙钛矿材料而言具有里程碑式的意义,其作用与影响可概括为以下几个方面:

科学突破:解决电驱动技术瓶颈

实现电驱动激光发射:此前,钙钛矿激光器主要依赖光泵浦方式,而电驱动是实现集成化、小型化应用的关键。浙江大学团队通过创新的双腔垂直集成结构,成功将高功率微腔PeLED与低阈值单晶钙钛矿微腔耦合,首次实现了电泵浦钙钛矿激光发射,解决了该领域长期存在的技术瓶颈。

低阈值与高稳定性:该器件激光阈值电流密度最低达92 A/cm²,远低于电驱动有机激光器,且工作半衰期达1.8小时,稳定性显著优于同类器件。这一突破验证了钙钛矿材料在电驱动激光领域的可行性。

技术革新:推动光电集成与应用拓展

高效光耦合与调制:双腔结构实现82.7%的光耦合效率,结合硅衬底散热优化,使器件具备36.2 MHz的高速调制能力,为光学数据传输、光子计算等应用提供了技术支撑。

兼容性与成本优势:钙钛矿材料可通过溶液法低温制备,与硅基CMOS工艺兼容,制造成本显著低于传统III-V族半导体激光器。这一特性使其在集成光子芯片、可穿戴设备等领域具有巨大应用潜力。

产业影响:开启钙钛矿商业化新篇章

突破性能瓶颈:此前,蓝光钙钛矿LED因效率低、稳定性差而发展滞后。该研究通过精准调控钙钛矿相组成和分布,抑制非辐射复合与离子迁移,将蓝光钙钛矿LED的效率提升至21.4%,稳定性提升近30倍,为钙钛矿LED的商业化应用扫除了关键障碍。

验证材料稳定性:尽管钙钛矿材料长期面临湿度、温度敏感等问题,但该研究在实验室条件下验证了其长期可靠性,为产业化提供了重要参考。

未来挑战与研究方向

高速运行与架构简化:当前器件仍受限于微腔PeLED子单元的自发辐射寿命,未来需突破纳秒级寿命限制,实现吉赫兹级高速运行。同时,从“集成式泵浦”架构向更简洁的激光二极管结构过渡,是提升器件集成度的关键。

环境适应性优化:尽管实验室性能优异,但实际应用中需进一步验证器件在复杂环境下的长期稳定性,并开发有效的封装与保护技术。

全球首个电驱动钙钛矿激光器的问世,不仅标志着钙钛矿材料在电驱动激光领域取得根本性突破,更为其光电集成、通信、计算等应用开辟了新路径。这一成果将加速钙钛矿材料从实验室走向产业化,推动光电子产业的技术革新与成本下降。

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