湖南大学王晓霞实现高质量钙钛矿纳米线激光器阵列的构建

daxiyang

近日，纳米材料领域国际顶级学术期刊《ACS Nano》（影响因子13.94）杂志在线发表了湖南大学物理与微电子科学学院青年教师王晓霞为第一作者，题目为“High-Quality In-Plane Aligned CsPbX3 Perovskite Nanowire Lasers with Composition Dependent Strong Exciton-Photon Coupling”的研究论文。该研究实现了高质量红、绿、蓝多色波长可调无机卤化物钙钛矿纳米线激光器阵列的构建，并首次通过组分控制实现了对纳米线中激子-光子耦合强度的有效调控。

无机卤化物钙钛矿纳米线以其高效的光吸收和光发射性能，在微纳尺度激光器、光探测器等集成光子学器件领域有潜在的应用价值，近年来备受研究者关注。截止目前，关于钙钛矿纳米结构的制备及其激光器已有相关报道，但激光形成的潜在物理机制及纳米线中光与物质相互作用强度的有效调控还无法实现，成为阻碍这类纳米结构在未来高性能集成光子器件上应用的主要瓶颈。

针对这一问题，潘安练教授领导的纳米光子与集成器件研究团队的王晓霞等，在首次实现在M-plane蓝宝石衬底上可控制备了超长钙钛矿纳米线（CsPbX3，X=Cl，Br，I），并实现了在高性能光探测器上应用（JACS 2017）的基础上，课题组近期通过持续大量的实验积累和验证, 实现了大面积高质量CsPbX3 纳米线有序阵列的可控制备，并利用这些纳米线构建了室温下低阈值、高品质因数、高线偏振度的红、绿、蓝多色波长可调的纳米线激光器阵列；通过对激射模式的系统研究，发现在高泵浦能量下，纳米线微腔中存在由于强烈的激子-光子耦合作用形成的激子-极化激元，即激射模式包含光子模式（photonic modes）和极化激元模式（polariton modes）；并进一步利用激子-光子耦合模型研究模式的能量-波失色散（energy-wavevector dispersion）关系，通过组分控制实现了对CsPbX3 纳米线激子-光子耦合强度的有效调控。这一研究工作揭示了CsPbX3 纳米线中光增益的物理机制，为未来极化激元光子学（polaritonics）的研究和应用提供了重要的理论模型和实验基础。

论文第一作者王晓霞2017年博士毕业于湖南大学并留校工作，师从潘安练教授，博士期间曾以第一作者在Phys.Rev.Lett上发表过高水平研究成果。本工作是她入职不到一年时间内继在JACS上发表论文后，又一次在国际顶级期刊上发表研究成果。