釜山国立大学钙钛矿材料在太阳能电池应用中仍然引起了人们的极大兴趣。现在，钙钛矿材料的纳米结构被认为是一种新的激光介质。多年来，钙钛矿量子点中的光放大已被报道，但大多数工作都存在不充分的定量分析。为了评估光放大能力，需要“增益系数”，从而揭示激光介质的基本特性。高效的激光介质是具有大增益的介质。
科学家们一直在探索提高这一收益的方法。现在，在最近的一项研究中，由韩国釜山国立大学光学与机电一体化系的Kwangseuk Kyhm教授领导的一组研究人员已经成功地增强了钙钛矿纳米片CsPbBr的信号放大3具有独特的波导模式。他们的研究于2023年11月24日发布在《光：科学与应用》杂志上。
钙钛矿纳米片是在纳米尺度上以片状构型排列的二维结构，具有使其对各种应用有价值的特性。他们的成就克服了CsPbBr的缺点3量子点，由于俄歇过程，其增益本质上是有限的，俄歇过程基本上缩短了种群反转的衰减时间。Kyhm教授解释说：“钙钛矿纳米片可以成为一种新的激光介质，这项工作表明，基于化学合成的微小钙钛矿纳米片可以实现光放大。“
研究人员还提出了一种新的“增益轮廓”增益分析，以克服早期增益分析的局限性。虽然旧方法提供了增益频谱，但它无法分析长光条长度的增益饱和度。由于“增益等值线”说明了增益随光谱能量和光条长度的变化，因此分析沿光谱能量和光条长度的局部增益变化非常方便。
研究人员还研究了基于聚氨酯-丙烯酸酯的增益轮廓和图案化波导的激发和温度依赖性，这提高了钙钛矿纳米片的增益和热稳定性。这种增强归因于光学约束和散热的改善，这得益于二维质心约束激子和由不均匀薄片厚度和缺陷状态引起的局域状态。
这种图案化波导的实现有望实现高效和可控的信号放大，并有助于开发基于钙钛矿纳米片的更可靠和通用的设备，包括激光器、传感器和太阳能电池。此外，它还可能影响与信息加密和解密、神经形态计算和可见光通信相关的行业。此外，增强的放大和更高的效率可以帮助钙钛矿太阳能电池更好地与传统的硅基太阳能电池竞争。
该研究还将对光学和光子学产生重大影响。获得的见解可以帮助优化激光操作，增强光通信中的信号传输，并提高光电探测器的灵敏度。反过来，这可以使设备更可靠地运行。
从长远来看，当纳米级需要强光时，钙钛矿纳米片可以与其他纳米结构结合，使放大的光可以用作光学探针。然而，钙钛矿纳米片在不同领域的成功应用，包括智能手机和照明等消费产品，将取决于克服与其稳定性、可扩展性和毒性相关的挑战。
“到目前为止，钙钛矿量子点已经被研究用于激光，但这种零维结构具有根本局限性。在这方面，我们的工作表明，钙钛矿纳米片的二维结构可以是一种替代解决方案，“Kyhm教授总结道。
