多倫多大學(xué)（University of Toronto）研究團隊開發(fā)的光泵浦器件成為研究新一代LED和激光器的眾多方向之一。

鈣鈦礦激光器可產(chǎn)生藍色激光

據(jù)麥姆斯咨詢報道，加拿大多倫多大學(xué)的研究人員制造出一種基于鈣鈦礦的垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL），其工作波長為425 nm。

SPIE Optics + Photonics數(shù)字論壇于2020年8月24日-28日在線上舉辦，多倫多大學(xué)教授Ted Sargent在此次論壇的大會特邀報告中描述了這種光學(xué)泵浦結(jié)構(gòu)，這是展現(xiàn)鈣鈦礦材料發(fā)光潛力進展的眾多研究之一，而迄今為止鈣鈦礦材料主要因其光伏應(yīng)用而廣為人知。此次線上報告網(wǎng)址為：https://doi.org/10.1117/12.2561717。

Joao Pina是Sargent研究團隊中的研究生，他未發(fā)表的研究工作涉及將銫鉛鈣鈦礦結(jié)構(gòu)從溴化物轉(zhuǎn)化為氯化物，當(dāng)將它夾在反射鏡之間并采用337 nm的泵浦光源時，激光波長會轉(zhuǎn)換到藍色光譜。

色純度

Sargent在線上報告中概述了LED和激光器中鈣鈦礦材料的研究發(fā)展狀況。

Sargent解釋道，量子點（QD）器件結(jié)合這種新材料，最終可能在顯示器領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用；在顯示器領(lǐng)域，量子點結(jié)構(gòu)與鈣鈦礦的高色純度配合，可以產(chǎn)生更寬的色域及屏幕亮度。

由于量子點激光器的光譜工作范圍處于可見光光譜的末端，滿足商業(yè)需求的難度更大，因此藍色光源的價值可能更高。

Sargent研究團隊的成員先前已經(jīng)設(shè)計出基于鈣鈦礦片狀材料中硫化鉛（PbS）量子點的高效近紅外LED，并在使用由溴化物和氯化物鈣鈦礦相結(jié)合的材料時，得到了一種方法來減少由于相位分離引發(fā)的問題。

在最近的研究中，Sargent研究團隊取得了令人矚目的成果，其中藍色激光器的外部量子效率（EQE）達到了創(chuàng)紀錄的12%，綠色激光器的外部量子效率達到了20%。

技術(shù)挑戰(zhàn)

然而，目前仍然存在一些技術(shù)挑戰(zhàn)：鈣鈦礦材料往往需要用到鉛元素，當(dāng)涉及電子工業(yè)的環(huán)境法規(guī)時，這就是重大問題，而且這種材料仍然易受濕氣和氧氣的影響。

然而，采用這種新結(jié)構(gòu)的量子點激光器將具有非常吸引人的特性，特別是低增益閾值和跨不同顏色的良好可調(diào)性，而且生產(chǎn)成本可能極低。

Sargent在談到激光器的發(fā)展時說道，“該領(lǐng)域的發(fā)展重點就是轉(zhuǎn)向電注入激光器”，他提到了Victor Klimov及其研究團隊在洛斯阿拉莫斯國家實驗室（Los Alamos National Laboratory）的工作成果，認為這是此類器件實際應(yīng)用的領(lǐng)軍者。