近日，我院能量转换材料与器件课题组在基于稀土离子掺杂钙钛矿单晶的低阈值激光器研究方面取得重要进展，相关工作以论文题目“Rare Earth Ion-Doped Metal Halide Perovskite Micro-Nano Single Crystals for Low Threshold Perovskite Lasers”发表在光学类期刊《Advanced Optical Materials》。硕士研究生麻芸遐、王一珺为论文共同第一作者，任佳欢副教授、李磊朋副教授和杨政副教授为共同通讯作者。
实现低泵浦阈值是金属卤化物钙钛矿激光器走向实际应用的关键瓶颈，然而，现有降低阈值的方法通常依赖于复杂且昂贵的微纳加工技术。基于此，本工作提出了一种简单的稀土离子（Ce3+/Er3+）掺杂策略，显著降低了CsPbBr3微米带/线单晶的激光阈值。通过优化掺杂浓度，引入5 mol%的Ce3+可将激光阈值从10.7 μJ/cm2降低至5.1 μJ/cm2。以5% Ce3+为最佳掺杂浓度，Er3+共掺杂技术使相同尺寸单晶微米带的阈值进一步降至1.5µJ/cm2。机理研究表明，稀土离子的协同作用源于：1）有效钝化表面缺陷，降低非辐射复合；2）引入中间能级，促进激子辐射复合；3）Ce3+向Er3+的高效Förster共振能量转移。该策略在氯基和溴基宽禁带钙钛矿中具有普适性，为开发用于集成光子电路的高效、低功耗钙钛矿激光器提供了一条可行路径。
该工作得到了国家自然科学基金、河北省自然科学基金等基金的资助和物理学院公共测试中心的大力支持。
论文链接：http://doi.org/10.1002/adom.202501595
