铅卤钙钛矿在太阳能电池中的卓越性能归功于其长的载流子寿命和低非辐射复合率，这些性质也是制备半导体激光器的理想特性。哥伦比亚大学的朱晓阳（Xiaoyang Zhu）和威斯康星大学麦迪逊分校的金松（Song Jin）领导的联合团队报道了一种由单晶铅卤钙钛矿纳米线制备的室温下波长可调的激光器，这种激光器有很低的激光阈值和高的质量系数。基于时间分辨荧光测试的动力学分析表明，这些单晶纳米线中的载流子复合率很低，因此激光量子效率接近100%。这种高效、可溶液加工、发光颜色可调节的铅卤钙钛矿纳米线是开发纳米光电子器件和光伏器件的理想材料。相关研究成果于4月13日在线刊登在《自然·材料》杂志上（Nat. Mater.， 2015， DOI：10.1038/nmat4271）。
金松教授说道，“尽管大多数研究人员都在把有机无机杂化钙钛矿化合物做成薄膜来制备太阳能电池，我们独辟蹊径，开发出一种极简便的方法合成出了细长的钙钛矿晶体。这些晶体可以发出极具应用潜力的激光。”金松实验室制备出的细小长方形晶体长约10到100微米，400纳米宽。由于它们的截面积是纳米级的，所以这些晶体被叫做纳米线。
金松是一位晶体生长和纳米材料合成的专家。他强调说，这种新型制备技术绕过了产生传统激光所需要的昂贵而复杂的设备。他解释道，当表面涂覆了一种反应物的玻璃片浸入到另一液相反应物后，纳米线就会在接下来的20小时里生长出来。纳米线晶体生长只要在实验台的烧杯里即可，不需要加热、真空和特殊设备。
刚制备、还未分类的纳米线晶体
“这些钙钛矿纳米线单晶在室温下由溶液中长出，品质高，缺陷少。具有激光所需要良好的平行反射面。”金补充道，“最重要的是，根据传统测试激光品质和效率的方法测试表明，这些激光的性能很突出”。
在金松的合作者、哥伦比亚大学的朱晓阳实验室进行测试的时候，这些激光的效率几乎达到100%。本质上说就是晶体每吸收一个光子就可以释放出一个激光光子。朱说道：“这些纳米线激光器的优势在于它的发光效率比其它的至少要高出一个数量级。”
令人振奋的还有，这种简易方法制得的纳米线激光器还可以发射一系列特定波长的可见光。
纳米线激光器具有提高设备效率和缩小设备尺寸的潜在作用，可以用于计算、通讯和传感器等光电一体化设备。
金松表示，在这些纳米线激光器实际应用之前，它们的化学稳定性还需要进一步提高。同样重要的还有，要找到一种电致发光而不是光致发光的方法。
该项联合研究美国能源部基础能源科学项目资助。金松实验室负责了钙钛矿纳米线的制备和表征，朱晓阳实验室负责了纳米线的光学研究和激光性能的表征。
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