何海平教授团队：长期空气稳定性下的准二维钙钛矿薄膜放大自发辐射特性探究

近日，浙江大学材料学院何海平教授团队在提升准二维钙钛矿薄膜中放大自发辐射的稳定性方面取得重要进展，研究成果以“Long-term air-stable amplified spontaneous emission in quasi-2D perovskite films through ligand engineering”为题发表在国际*名学术期刊Journal of Materials Chemistry C (DOI: 10.1039/d4tc00915k)上。扬州大学陈小锋教授为第一作者，何海平教授、陈小锋教授和陆国超博士为共同通讯作者。

铅卤钙钛矿薄膜因其优异的光电特性和简单的溶液生长工艺被认为是一种*具前景的激光增益介质材料。然而钙钛矿在空气中较差的稳定性制约了其进一步发展，尤其是激光产生需要高密度的激发，这对钙钛矿的稳定性提出了更大的挑战。准二维钙钛矿薄膜中长链胺配体的引入可以有效提升钙钛矿的稳定性，在空气中长时间运行的鲁棒激光增益介质方面*具前景，但不同长链胺配体的准二维钙钛矿薄膜表现出完*不同的性质，而长链胺配体具体的作用及其机制尚不明确。因此，寻找合适的长链胺配体实现兼具优异空气稳定性和低阈值的激射性能的准二维钙钛矿薄膜仍然存在巨大的挑战。

鉴于此，团队比较了几种常见长链胺配体的准二维钙钛矿薄膜的空气稳定性，发现基于辛基胺配体的准二维钙钛矿薄膜（OA-CsPbBr3薄膜）表现出优异的空气稳定性，进一步探究其机理发现空气稳定性可以归因于良好的取向分布使得疏水的有机胺配体分布在钙钛矿薄膜表面。最终，OA-CsPbBr3薄膜表现出高性能的低阈值放大自发辐射（ASE），同时表现出优异的空气稳定性，在环境空气中放置8个月依然可以保持稳定的ASE输出。研究结果证实了OA-CsPbBr3薄膜在空气中长期运行的鲁棒激光增益介质方面的巨大潜力，也为提升铅卤钙钛矿薄膜稳定性提供了新的见解。

OA-CsPbBr3薄膜中低阈值、空气稳定的放大自发辐射。

(a) 激发能量密度相关的PL光谱；(b) 发光峰强度、半峰宽与激发能量密度关系图；(c) 和(d)分别为在激发能量密度大于和小于ASE阈值时条纹相机成像图；(e) 2倍阈值能量密度辐照下ASE强度的变化；(f)空气中ASE阈值的长期稳定性实验

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关于本文中准二维钙钛矿薄膜的放大自发辐射（ASE）测试部分，超快时间分辨光谱数据使用卓立汉光公司的ST-10条纹相机获得，稳态瞬态荧光光谱数据采用OmniFluo900稳态瞬态荧光光谱仪获得。

ST-10条纹相机时间分辨率可达到5ps，可匹配多种焦长光谱仪，快速追踪超快发光的动力学过程。OmniFluo900为模块化搭建结构，通过搭配不同的光源、检测器和各类附件，为紫外/可见/近红外发光测试提供综合解决方案，也为钙钛矿发光器件、钙钛矿光伏器件及钙钛矿量子点的研发提供有利工具。

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