近日，重慶師范大學(xué)物理與電子工程學(xué)院微納激光團(tuán)隊(duì)在鈣鈦礦激光領(lǐng)域取得重要研究進(jìn)展，以“Enhanced Near-infrared Amplified Spontaneous Emission and Stability Improvement of Air-Processed Pure Black-Phase Formamidinium Lead Iodide Perovskite Films”為題在國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《Advanced Functional Materials》(中國(guó)科學(xué)院1區(qū)，top期刊，影響因子18.5)發(fā)表研究成果。該論文第一署名單位為重慶師范大學(xué)，研究生楊君、曾鑫、孟真為共同第一作者，張丁可教授為唯一通訊作者。
甲脒鉛鹵化物鈣鈦礦材料因其理想的帶隙范圍（1.45-1.51eV）和優(yōu)異的光學(xué)性能，被認(rèn)為是光放大和激光器的有力競(jìng)爭(zhēng)者。然而，甲脒鈣鈦礦材料在潮濕環(huán)境中易發(fā)生立方到六方相的轉(zhuǎn)變，從而生成黃色無(wú)光活性的δ相FAPbI?。這一轉(zhuǎn)變導(dǎo)致材料光學(xué)性能的嚴(yán)重退化，進(jìn)而限制了其在激光器和其他光電子器件中的應(yīng)用。
為了解決這一關(guān)鍵問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地從前驅(qū)體溶液化學(xué)的角度，提出了一種使用綠色環(huán)保的離子液---甲胺甲酸鹽（MAFa）作為溶劑來(lái)制備黑相α-FAPbI?薄膜的新方法。采用MAFa溶劑制備的薄膜在納秒激光激發(fā)下表現(xiàn)出增強(qiáng)的近紅外放大自發(fā)發(fā)射（ASE）性能以及更長(zhǎng)的光學(xué)增益壽命，較高的激子結(jié)合能，激光閾值達(dá)到目前報(bào)道的納秒激光激發(fā)的最低閾值。此外，使用離子液體制備的薄膜體現(xiàn)出優(yōu)異的光穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性方面的優(yōu)勢(shì)，并在連續(xù)激光測(cè)試中表現(xiàn)出優(yōu)異的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
這一創(chuàng)新成果不僅突破了鈣鈦礦材料的相穩(wěn)定性瓶頸，還顯著降低了制備過(guò)程中對(duì)環(huán)境條件的敏感性，為光電子器件的商業(yè)化應(yīng)用提供了新思路。通過(guò)使用離子液體溶劑，鈣鈦礦家族的光譜范圍從可見(jiàn)光擴(kuò)展至近紅外區(qū)域，使其在化學(xué)分析、生物醫(yī)學(xué)研究、食品安全檢測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用潛力。
