安徽大学团队钙钛矿激光微纳加工获突破 三维发光结构可体内直写

大皖新闻讯 10月28日,记者从安徽大学获悉,该校材料科学与工程学部光电科学与工程学院李思祺副教授团队,在钙钛矿超快激光微纳加工及固相相变机理研究方面取得重要进展,为下一代微纳光电子器件的高精度制造提供了新思路。

团队提出飞秒激光双光子诱导原位相变新策略,在非发光零维钙钛矿单晶内部,实现了高发光钙钛矿异质结构的高精度三维直写。相关成果以英文题名发表在国际知名期刊《Advanced Functional Materials》,硕士研究生张宁为第一作者,李思祺为通讯作者,安徽大学为第一完成单位。

金属卤化物钙钛矿拥有优异的发光性能与光电特性,是微纳光电器件极具竞争力的候选材料。但现有激光加工多以玻璃为基质,普遍面临相变势垒高、热膨胀失配、加工后易生裂纹等难题,制约了高质量三维钙钛矿微纳结构的制备。

针对这一瓶颈,团队选取兼具高稳定性与高透光性的Cs₄PbBr₆单晶作为加工基质,规避了玻璃体系固有的缺陷。研究结合第一性原理计算、温度场模拟与多维度实验表征证实:飞秒激光双光子吸收带来的局域瞬态高能输入,能够克服吉布斯自由能势垒,驱动晶格重构与离子迁移,是生成发光CsPbBr₃的核心动因。

借助激光高斯光场梯度与非线性光致相变的阈值截断效应,该技术实现了亚衍射极限的微纳加工。依托单晶良好的透光能力,激光可聚焦至晶体内部任意深度,通过逐层直写,既能制备二维图案,也能构筑金字塔、空心筒等复杂三维发光微纳结构,达成体像素级的结构与发光性能调控。

(本文综合安徽网·大皖新闻相关报道整理)

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