Direkte laserskrivning på halogenidperovskitter:Fra mekanismer til applikationer

Metalhalogenidperovskitter er blevet velfortjente "stjerne"-materialer blandt en række halvledere på grund af deres fremragende optoelektroniske egenskaber, såsom høj fotoluminescens (PL) kvanteudbytte (QY), høj absorptionskoefficient, afstembare båndgab, lange bærerdiffusionslængder og høj defekttolerance, hvilket tiltrækker enorm opmærksomhed fra både den akademiske verden og industrien.

I mellemtiden er direkte laserskrivning (DLW), baseret på interaktionen mellem lys og stof, en effektiv, kontaktløs, maskefri og dybdeopløst mikromønsterteknik. Det udføres typisk ved at koble en laserstråle med et højopløsningsmikroskop for at minimere output-brændpunktet. Opløsningen af ​​DLW afhænger af diameteren af ​​output-brændpunktet og materialets tærskelrespons.

Afhængig af fremstillingsmekanismerne og materialetærskelresponser er den bedste opløsning normalt mellem et par til et par hundrede nanometer. Forskningen i DLW uddyber også den grundlæggende forståelse af interaktionsmekanismerne mellem lys og perovskitter, hvilket baner vejen for design af optoelektroniske enheder med forbedret ydeevne.

I en gennemgang udgivet i Light:Advanced Manufacturing , et team af videnskabsmænd, ledet af professor Zhixing Gan fra Center for Future Optoelectronic Functional Materials, Nanjing Normal University, Kina, og kolleger har opsummeret de seneste forskningsfremskridt for DLW på perovskites.

De konkrete interaktionsmekanismer mellem laser og perovskit er kategoriseret i seks dele, herunder laserablation, laserinduceret krystallisation, laserinduceret ionmigrering, laserinduceret fasesegregation, laserinduceret fotoreaktion og andre laserinducerede overgange.

Derefter fokuserer de på anvendelserne af disse perovskiter med mikro/nanomønstre og array-strukturer, såsom display, optisk informationskryptering, solceller, LED'er, laser, fotodetektorer og plane linser. Fordelene ved de mønstrede strukturer fremhæves. Endelig behandles aktuelle udfordringer for DLW på perovskites, og perspektiver på deres fremtidige udvikling fremsættes også.

Lasere er et fremragende værktøj til at manipulere, fremstille og behandle nano-/mikrostrukturer på halvledere med unikke fordele ved høj præcision, kontaktløs, nem betjening, maskefri. DLW baseret på forskellige interaktionsmekanismer mellem laser og perovskitter er blevet udviklet på grund af den særlige struktur af perovskitter.

Den detaljerede interaktionsmekanisme afhænger følsomt af laseren, såsom bølgelængde, puls/CW, effekt og gentagelseshastighed, hvilket giver et fleksibelt og kraftfuldt værktøj til at behandle perovskitterne med præcist kontrollerede nano- eller mikrostrukturer. Den brede vifte af interaktionsmekanismer bestemmer DLW's store potentiale til forskellige anvendelser inden for mikroelektronik, fotonik og optoelektronik.

Billigere og fleksibelt kontrollerbare fremstillingslasere vil sammen med perovskites overlegne optoelektroniske egenskaber bringe et stort anvendelsespotentiale for DLW på perovskites. I øjeblikket er det stadig i den spæde fase og forventer et enormt boom i både grundforskning og industriefterspørgsel i den nærmeste fremtid.

For den fremtidige udvikling af DLW på perovskites skal nogle afgørende tekniske flaskehalse løses, såsom opløsningen af ​​DLW-teknikken, den eksisterende tid for adskilte faser og mikromønsterteknikken til fleksible substrater osv. Anvendelser af perovskites dækker næsten alle slags optoelektroniske og fotoniske områder, såsom enkelt fotonkilde, mikro/nano lasere, fotodetektorer, optiske porte, optisk kommunikation, bølgeleder og ikke-lineær optik.

Flere oplysninger: Yuhang Sheng et al., Direkte laserskrivning på halogenidperovskiter:fra mekanismer til applikationer, Light:Advanced Manufacturing (2024). DOI:10.37188/lam.2024.004

Leveret af Chinese Academy of Sciences