[00327615]面向超高集成度光电子器件的钙钛矿纳米线激光器的关键技术研究
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技术详细介绍
一、项目背景
光电子器件是智能电网、大功率激光武器、新能源技术等领域不可替代的重要功能元件，在电子和电气工业中具有广泛的应用。使用光子代替传统的电子作为信息传递的载体，可以大大减低信息处理系统运行的能耗，提高信息传送的速度和容量，大规模集成电路从电互联发展到光互联已成为必然趋势。最近发展起来的硅基集成光子技术，融合电学和光学交叉的领域，成为国际国防领域高科技的竞争焦点。但硅基集成光子技术发展中一个重要的瓶颈，是很难实现可集成的纳米光源，从而使得系统的尺寸过大，无法实现高密度、高集成的光子芯片技术。因此，发展微纳米尺度的集成光源——纳米激光器，对解决集成光子技术研究面临的光源瓶颈至关重要。基于铅基卤化物的有机无机杂化钙钛矿光电材料因其优异的光电性能，在光探测器、激光器、太阳能电池等领域表现出了极佳的性能和巨大的应用前景，然而材料本身的稳定性极差，这成为其工业化发展的一大瓶颈；此外，钙钛矿晶体加工的工艺重复性不高、高质量晶体薄膜的制备需要非常精密的工艺参数控制，这些要求也限制了其大规模生产。针对这些关键问题，该项目面向超高集成度光电子器件与系统，以高性能高稳定性的钙钛矿纳米线激光器为目标，针对钙钛矿材料与器件稳定性差的问题，展开了一系列研究。
二、项目研究内容
1.针对材料不稳定的问题：提出了基于 2D/3D 混合结构的钙钛矿晶体设计和新型器件结构，利用单晶回溶热涂法提高了 2D/3D 混合钙钛矿光电器件性能。
2.针对器件在紫外光下工作不稳定的问题：选择了紫外惰性的钛酸锌作为功能层材料，有效提高了器件的光稳定性。
3.针对器件制备工艺复杂、可重复性差的问题：以大规模生产为目标，设计了一种基于有机聚合物矩阵网络的半导体功能层薄膜的沉积方法，有效提高了工艺可操作性和可重复性，该工作为高致密性、大面积、超薄半导体薄膜的设计制备提供了一种简单、普适的技术路径，为新型半导体光电子器件的工业化发展奠定了基础。