Фемтосекундная лазерная абляция кристаллических перовскитов индуцирует световое излучение и генерацию с пространственным разрешением
Недавно исследователи из Чанчуньского института оптики, точной механики и физики Китайской академии наук опубликовали исследование в Materials Today Physics, которое проливает свет на светоизлучающие свойства перовскитных материалов после обработки фемтосекундным лазером. Было обнаружено, что области материала, индуцированные фемтосекундным лазером, обладают различным поведением излучения света по отношению к незатронутой площади поверхности из-за их отличительного химического состава дефектов и морфологических профилей.
Графическая абстракция.
Предоставлено: Materials Today Physics (2023). DOI: 10.1016/j.mtphys.2023.101000
Галогениды свинца перовскиты стали популярными из-за их превосходного фотогальванического эффекта, а также для создания интересных микро/нано светоизлучающих структур. Однако было недостаточно понимания того, как высокоинтенсивная лазерная морфология и химия дефектов могут влиять на излучение света.
В ходе исследования исследователи обнаружили, что фемтосекундная лазерная абляция значительно повлияла на фотолюминесценцию (ФЛ) с пространственным разрешением и поведение генерации как для монокристаллических, так и для поликристаллических перовскитов MAPbBr3.
Было обнаружено, что области материала, индуцированные фемтосекундным лазером, обладают различным поведением излучения света по отношению к незатронутой площади поверхности из-за их отличительного химического состава дефектов и морфологических профилей. Исследования ФЛ в стационарном состоянии с пространственным разрешением и с разрешением во времени вместе с изображениями, полученными с помощью сканирующего электронного микроскопа, показывают, что пораженные и не затронутые лазером области содержат различимые механизмы рекомбинации носителей.
Было обнаружено, что для образцов монокристаллического перовскита область осаждения перелитого материала демонстрирует усиленное спонтанное излучение (ASE) за счет многократного рассеяния света рекристаллизованными микро/наноструктурами. Биэкситонный механизм был идентифицирован как основной механизм усиления, вызывающий эффект ASE.
Лазерно-модифицированная область на образце поликристаллического перовскита показала значительное улучшение характеристик случайной генерации (RL). Результаты подтверждают принадлежность излучения к некогерентному RL излучению из-за большой длины свободного пробега рассеивающего света. Кроме того, было продемонстрировано, что индуцированная лазером безызлучательная пассивация дефектов и уменьшение среднего размера кристаллических зерен могут значительно улучшить свойства некогерентного излучения RL. Порог RL был снижен почти в семь раз, а эффективность наклона увеличилась в 1,5 раза.
Это исследование раскрывает физические и химические эффекты модификации фемтосекундным лазерным излучением перовскитных материалов и предполагает, что это оптимальная стратегия для изготовления желаемых перовскитных светоизлучающих микроструктур с помощью сверхбыстрой лазерной обработки.
