Metallhalogenidperovskiter har blivit välförtjänta "stjärnmaterial" bland en mängd olika halvledare på grund av deras utmärkta optoelektroniska egenskaper, såsom hög fotoluminescens (PL) kvantutbyte (QY), hög absorptionskoefficient, avstämbara bandgap, långa bärardiffusionslängder och hög defekttolerans, vilket väcker enorm uppmärksamhet från både akademi och industri.
Samtidigt är direkt laserskrivning (DLW), baserad på interaktionen mellan ljus och materia, en effektiv, kontaktlös, maskfri och djuplöst mikromönsterteknik. Det utförs vanligtvis genom att koppla en laserstråle med ett högupplöst mikroskop för att minimera den utgående brännpunkten. Upplösningen för DLW beror på diametern på den utgående brännpunkten och materialets tröskelsvar.
Beroende på tillverkningsmekanismerna och materialtröskelsvaren är den bästa upplösningen vanligtvis mellan ett par till några hundra nanometer. Forskningen om DLW fördjupar också den grundläggande förståelsen för interaktionsmekanismerna mellan ljus och perovskiter, vilket banar väg för att designa optoelektroniska enheter med förbättrad prestanda.
I en recensionsartikel publicerad i Light:Advanced Manufacturing , ett team av forskare, ledda av professor Zhixing Gan från Center for Future Optoelectronic Functional Materials, Nanjing Normal University, Kina, och medarbetare har sammanfattat de senaste forskningsframstegen för DLW på perovskiter.
De konkreta interaktionsmekanismerna mellan laser och perovskit är kategoriserade i sex delar, inklusive laserablation, laserinducerad kristallisation, laserinducerad jonmigration, laserinducerad fassegregering, laserinducerad fotoreaktion och andra laserinducerade övergångar.
Sedan fokuserar de på tillämpningarna av dessa perovskiter med mikro/nanomönster och arraystrukturer, såsom display, optisk informationskryptering, solceller, lysdioder, laser, fotodetektorer och plana linser. Fördelarna med de mönstrade strukturerna belyses. Slutligen tas aktuella utmaningar för DLW på perovskiter upp och perspektiv på deras framtida utveckling framläggs också.
Lasrar är ett utmärkt verktyg för att manipulera, tillverka och bearbeta nano-/mikrostrukturer på halvledare med unika fördelar av hög precision, kontaktlös, enkel användning, maskfri. DLW baserat på olika interaktionsmekanismer mellan laser och perovskiter har utvecklats på grund av den speciella strukturen hos perovskiter.
Den detaljerade interaktionsmekanismen beror känsligt på lasern, såsom våglängd, puls/CW, effekt och repetitionshastighet, vilket ger ett flexibelt och kraftfullt verktyg för att bearbeta perovskiterna med exakt kontrollerade nano- eller mikrostrukturer. Det stora utbudet av interaktionsmekanismer avgör DLW:s stora potential för olika tillämpningar inom mikroelektronik, fotonik och optoelektronik.
Billigare och flexibelt kontrollerbara tillverkningslasrar, tillsammans med perovskites överlägsna optoelektroniska egenskaper, kommer att ge stor användningspotential för DLW på perovskites. För närvarande är det fortfarande i barndomsstadiet, och förväntar sig en enorm boom i både grundforskning och industriefterfrågan inom en snar framtid.
För den framtida utvecklingen av DLW på perovskiter måste några avgörande tekniska flaskhalsar lösas, såsom upplösningen av DLW-tekniken, den befintliga tiden för segregerade faser och mikromönstertekniken till flexibla substrat, etc. Applikationerna av perovskites täcker nästan alla typer av optoelektroniska och fotoniska områden, såsom enskild fotonkälla, mikro/nanolasrar, fotodetektorer, optiska grindar, optisk kommunikation, vågledare och olinjär optik.
Mer information: Yuhang Sheng et al, Direkt laserskrivning på halidperovskiter:från mekanismer till applikationer, Ljus:avancerad tillverkning (2024). DOI:10.37188/lam.2024.004
Tillhandahålls av Chinese Academy of Sciences
