近期，我校物理與電子工程學(xué)院量子材料超快光譜研究團(tuán)隊(duì)在中國(guó)科學(xué)院一區(qū)TOP期刊Laser & Photonics Reviews上發(fā)表題為“Cooperative Exciton Interactions in Perovskite Supercrystal Enable Superior Optical Gains”的研究成果，我校余俊宏教授為第一作者兼通訊作者，Manoj Sharma研究員和Jacek J. Jasieniak教授為共同通訊作者，我校為第一完成單位，澳大利亞Monash大學(xué)為合作單位。
過(guò)去十年間，膠體金屬鹵化物鈣鈦礦納米晶因其卓越的光電性能，在太陽(yáng)能電池、LED和探測(cè)器等領(lǐng)域引發(fā)了廣泛關(guān)注。然而，在激光應(yīng)用領(lǐng)域，其發(fā)展始終受到“本征雙激子俄歇復(fù)合”這一物理機(jī)制的制約。在單個(gè)孤立的納米晶中，量子限域效應(yīng)雖然提升了發(fā)光效率，但也導(dǎo)致了極快的非輻射俄歇復(fù)合。目前的電注入激光所需的電流密度估值比實(shí)際LED高出約十倍，這一巨大的性能差距成為了鈣鈦礦激光器走向片上集成和實(shí)際應(yīng)用的主要障礙。
圖：鈣鈦礦超晶格中優(yōu)異的光學(xué)增益
針對(duì)上述問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)與合作者通過(guò)疏水自組裝策略，構(gòu)建了長(zhǎng)程有序的“超晶體”。該工作的核心創(chuàng)新在于利用超晶體中緊密排列的納米晶結(jié)構(gòu)，激發(fā)了“協(xié)同激子”效應(yīng)，成功繞過(guò)了單個(gè)納米晶的光學(xué)增益物理限制。瞬態(tài)吸收光譜實(shí)驗(yàn)表明，超晶體展現(xiàn)出極小的雙激子結(jié)合能（約4.6 meV，遠(yuǎn)低于孤立納米晶的14.7 meV），并有效抑制了俄歇淬滅。這種協(xié)同量子現(xiàn)象使得激子表現(xiàn)出明顯的離域特性，將光學(xué)增益壽命延長(zhǎng)至約0.68納秒?；诖耍芯繄F(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了超過(guò)1000 cm-1的增益系數(shù)，并在納秒光泵浦下，以超低閾值實(shí)現(xiàn)了隨機(jī)相干激光出光。
原文鏈接：http://doi.org/10.1002/lpor.202501871?
