铯锡卤化物钙钛矿纳米晶体复合硫系玻璃的优异非线性与光限幅性能研究 - 硫系玻璃 | 宁波大学红外材料及器件实验室
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铯锡卤化物钙钛矿纳米晶体复合硫系玻璃的优异非线性与光限幅性能研究
作者: irglass 时间: 2024-06-07 浏览:133 次

       近日,我室研究生贾承涛(第一作者)和陈飞飞研究员(通讯作者)在期刊Scripta Materialia(IF=6.0)上在线发表了题为“Superior optical limiting performance of lead-free metal halide perovskites nano-crystals embedded chalcogenide glass”的文章,文章链接:https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2023.115919

       除了卓越的发光和光电转换性能以外,钙钛矿还具有优异的非线性光学特性,是制备新型非线性光子器件的潜力材料。然而,钙钛矿的不稳定性仍是限制其实际应用的主要原因,特别是非线性光子器件需要的高能泵浦条件将无限放大钙钛矿这一缺点。此外,传统的含铅钙钛矿也会对环境造成破坏。为此,将硫系玻璃作为钙钛矿的封装材料,利用前者真空熔制的制备方式,将铅离子替换为亚锡离子,制备无铅的绿色钙钛矿,可同时解决钙钛矿的稳定性和环保问题。另外,硫系玻璃本身的高三阶非线性,可使复合材料的非线性光学性能变得更加优异。

       本研究工作中,我们将Ge-Sb-S硫系玻璃与CsSnCl3钙钛矿相结合,利用热处理的方法获得了环保型的钙钛矿-硫系玻璃复合材料。经测试表明,该复合材料的非线性吸收系数最高可达2.39×10-10m/W,非线性折射率最高可达2.93×10-17m2/W。此外,该复合材料还具有超高的光限幅特性,光限幅阈值最低可达45.2μJ/ cm2,比传统光限幅材料低三个数量级以上,是激光防护等非线性光子学应用方面极具竞争力的新型材料。

图1 三个不同热处理时间的复合材料样品与基质硫系玻璃在800nm波长下的开孔(a)和闭孔(b)Z扫描曲线;热处理20小时的复合材料样品在750~900nm波长下开孔(c)和闭孔(d)Z扫描曲线。实线表示理论拟合。

图2 (a)三个不同热处理时间的复合材料样品在700nm波长下的I扫描曲线;(b)热处理20小时的复合材料在750nm、800nm和850nm波长下的I扫描曲线。实线表示理论拟合。