黃 鈴， 董 浩， 賈鳳艷， 孫聆東*， 嚴純華,2*

(1． 北京大學 化學與分子工程學院， 稀土材料化學及應用國家重點實驗室，北京大學-香港大學稀土材料與生物無機化學聯(lián)合實驗室， 北京分子科學中心， 北京 100871；2． 蘭州大學 化學化工學院， 甘肅 蘭州 730000)

1 引 言

鉛鹵鈣鈦礦材料具有吸光系數(shù)大、電荷遷移率高和載流子擴散距離長、缺陷密度低、俄歇復合速率低等特點[3-6]，且其熒光量子產率高，例如綠光發(fā)射的CsPbBr3納米晶可達80%～95%，經過表面鈍化后熒光量子產率可接近100%[1]。此外，與Ⅱ-Ⅵ族量子點相比，鉛鹵鈣鈦礦材料的發(fā)射峰更窄，其帶隙隨鹵素陰離子由Cl-到Br-、I-逐漸變窄[7]，發(fā)射波長可在400～700 nm連續(xù)調節(jié)。因其優(yōu)異的光學性質，鉛鹵鈣鈦礦材料可能成為好的激光增益介質。

2014年，研究者在MAPbX3鈣鈦礦薄膜中觀察到了受激輻射光放大(ASE)現(xiàn)象，與光學諧振腔結合獲得了激光出射[3]。隨著研究的深入，研究者在不同的鈣鈦礦微納結構中實現(xiàn)了激光出射，并在品質因子、穩(wěn)定性、輸出模式及非線性光學特性等方面取得了重要進展[2,8]。本文綜述了鉛鹵鈣鈦礦納米晶、微米晶及薄膜受激輻射的研究進展，對鉛鹵鈣鈦礦激光器的結構與性能進行了總結，并對鉛鹵鈣鈦礦材料在該領域所面臨的挑戰(zhàn)與發(fā)展前景進行了展望。

2 鉛鹵鈣鈦礦微納結構激光發(fā)射的研究進展

激光(Light amplification by stimulated emission of radiation，laser)是通過受激輻射實現(xiàn)光信號的放大、產生高強度相干光的過程。在入射光的作用下，處于高能級的粒子躍遷到低能級，并輻射出與入射光子的頻率、相位、傳播方向及偏振狀態(tài)等完全相同的相干光子。如圖1(a)所示，激光器通常由能量泵浦源、增益介質和光學諧振腔三部分組成。能量泵浦源將能量選擇性地泵浦到增益介質的合適能級，是實現(xiàn)粒子數(shù)反轉和光信號放大的必要條件。增益介質需要具有合適的能級結構產生受激輻射，從而實現(xiàn)對入射光的放大。光學諧振腔將受激輻射產生的光子限制在特定的共振腔模式，并不斷地增益產生激光。鉛鹵鈣鈦礦材料可以作為良好的激光增益介質獲得閾值低、品質因子高和線寬窄的高性能激光。具有規(guī)則幾何外形的鉛鹵鈣鈦礦納米線及納米片等單晶結構自身也可作為光學諧振腔，如圖1(b)～(c)所示的法布里-珀羅(Fabry-Pérot，F(xiàn)-P)模式諧振腔和回音壁模式(Whispering gallery mode，WGM)諧振腔[9]。相比之下，鉛鹵鈣鈦礦多晶薄膜則需結合分布式布拉格反射鏡及金反射鏡等外加諧振腔結構實現(xiàn)激光發(fā)射。根據泵浦源也可分為連續(xù)激光泵浦和多光子泵浦的鈣鈦礦激光。本文將主要討論薄膜型、單晶型、連續(xù)激光和多光子泵浦的鈣鈦礦微納結構的激光發(fā)射研究進展。

圖1 激光器的結構示意圖(a)、法布里-珀羅(b)及回音壁模式(c)諧振腔[9]。Fig.1 Schematic illustration for the components of a laser(a), and lasers in Fabry-Pérot(b) and whispering gallery mode(c)[9].

2.1 鈣鈦礦薄膜的激光發(fā)射

由于鉛鹵鈣鈦礦材料具有吸收系數(shù)高、缺陷態(tài)密度低、熒光量子產率高等優(yōu)點，同時其折射率比傳統(tǒng)的Ⅲ-Ⅴ族半導體更大，因此鉛鹵鈣鈦礦薄膜對于無外加諧振腔的微納激光器而言是一種良好的增益介質，為實現(xiàn)平面內相干光源提供了新的研究體系。

2014年，Xing等[3]首次報道了有機無機雜化鉛鹵鈣鈦礦材料的光學增益性質。如圖2(a)所示，采用低溫溶液法合成的MAPbI3薄膜在泵浦能量密度超過12 μJ·cm-2的閾值時，發(fā)射峰明顯窄化，產生了受激輻射放大現(xiàn)象。通過調節(jié)前驅體中鹵化物的種類與含量，實現(xiàn)了390～790 nm范圍內連續(xù)調節(jié)的激光發(fā)射，這對于彌補傳統(tǒng)Ⅲ-Ⅴ族半導體激光器在綠光范圍內的增益不足具有重要意義。2015年，Kovalenko等[8]利用全無機鈣鈦礦CsPbX3納米晶薄膜實現(xiàn)了高穩(wěn)定性的自發(fā)輻射放大，其光學增益達450～500 cm-1。

鉛鹵鈣鈦礦多晶薄膜的無序性會產生相干的反向散射，實現(xiàn)光信號的放大產生隨機激光。2014年，Dhanker等首次報道了鈣鈦礦隨機模式激光[10]，當泵浦光密度高于195 μJ·cm-2時，MAPbI3薄膜產生了隨機分布的激光發(fā)射，線寬小于0.5 nm。為排除鈣鈦礦-空氣界面的影響，如圖2(b)所示，Liu等研究了MAPbBr3納米晶組裝體中的隨機激光[11]。在飛秒激光泵浦下，當激發(fā)位置稍有移動時，激光的模式數(shù)、模式間隔和峰位置都會發(fā)生相應的變化，這表明激光的發(fā)射經歷了MAPbBr3納米晶組裝體內部納米粒子的多重散射。此外，Wang等在聚酰亞胺柔性襯底上制備了致密的MAPbBr3薄膜，通過增加薄膜的局部曲率進一步降低了激光閾值，并且在綠光波段表現(xiàn)出低空間相干性和低散斑成像能力[12]。除MAPbX3外，F(xiàn)APbX3同樣具有出色的光學增益性能。Yuan等在FAPbI3薄膜中觀察到低閾值(1.6 μJ·cm-2)[13]的放大自發(fā)輻射行為，在脈沖激光泵浦下連續(xù)工作數(shù)小時后，MAPbI3薄膜的ASE強度下降到初始值的9%，而FAPbI3薄膜保持在90%以上，具有更好的穩(wěn)定性(圖2(c))。

圖2 (a)MAPbI3/PCBM薄膜的發(fā)射光譜和閾值(左)以及鹵化物鈣鈦礦薄膜組分調節(jié)的ASE波長(右)[3]；(b)自組裝的MAPbBr3納米顆粒的不同位置收集的隨機激光光譜(左)、閾值以上的發(fā)光圖像(右)[11]；(c)FAPbI3和MAPbI3薄膜的ASE強度隨時間的變化[13]。Fig.2 (a)ASE spectra of MAPbI3/PCBM film and corresponding threshold(inset)(left), ASE emissions with flexibly tunable wavelengths by controlling the halide composition(right)[3]. (b)Random lasing from MAPbBr3 nanoparticle assembly and corresponding fluorescent images[11]. (c)Time-correlated ASE intensity of FAPbI3 and MAPbI3 films[13].

無外加諧振腔的鉛鹵鈣鈦礦薄膜激光器的閾值一般較高，外加輔助腔的鉛鹵鈣鈦礦激光器也已有報道。2014年，Deschler等將低溫溶液法制備的MAPbI3-xClx薄膜置于分布式布拉格反射鏡(Distributed Bragg reflector，DBR)和頂層蒸鍍的金反射鏡之間[14]，首次實現(xiàn)了垂直的F-P模式激光發(fā)射(圖3(a))。2017年，Huang等通過將CsPbBr3納米晶薄膜層置于兩個高反射的介質鏡之間[15]，形成垂直腔面發(fā)射激光器(Vertical-cavity surface-emitting laser，VCSEL)，并將激發(fā)閾值降低至0.39 μJ·cm-2，該器件的激光發(fā)射在室溫條件下工作5 h以上沒有明顯衰減。Pourdavoud等采用沉積層熱納米印刷的方法得到連續(xù)平滑的CsPbBr3薄膜(圖3(b))，以其為增益介質制備了VCSEL，閾值為2.2 μJ·cm-2，發(fā)射光譜半峰寬為0.07 nm[16]。除借助分布式布拉格反射鏡外，Sutherland等利用原子層沉積技術將CH3NH3PbI3薄膜沉積到二氧化硅球上[17]，在80 K下實現(xiàn)了WGM模式激光發(fā)射(圖3(c))，其閾值為(65±8) μJ·cm-2。以上研究雖然實現(xiàn)了鉛鹵鈣鈦礦薄膜的激光出射，但均為多模式激光，輸出模式難以有效控制。2016年，Saliba等[18]將MAPbI3薄膜蒸鍍到兩個周期不同的光柵上，得到了分布式反饋(Distributed feedback，DFB)單模激光器，通過改變光柵的周期(圖3(d))，其輸出模式可從770 nm調諧到793 nm，閾值較低(0.32～2.11 μJ·cm-2)。

圖3 (a)MAPbI3-xClx薄膜垂直腔面F-P模式激光發(fā)射光譜[14]；(b)CsPbBr3薄膜的VCSEL裝置示意圖[16]；(c)脈沖光下CH3NH3PbI3 薄膜光增益測量裝置示意圖[17]；(d)鈣鈦礦激光器的DFB結構示意圖[18]。Fig.3 (a)VCSEL lasing spectra of MAPbI3-xClx film[14]. (b)Scheme for the VCSEL of CsPbBr3 film[16]. (c)Scheme for the detection of optical gain of CH3NH3PbI3 film[17]. (d)Scheme for the DFB lasing of perovskite materials[18].

這種分布式反饋不僅易于產生單模激光發(fā)射，而且輸出波長能夠在較寬的波長范圍內調諧，具有良好的應用潛力。

Li等進一步研究了二維有機無機雜化鉛鹵鈣鈦礦(NMA)2(FA)n-1PbnX3n+1薄膜的光學增益性能[19]。這類材料具有較大的激子結合能，并且不同n值組分的能級結構呈階梯狀排布，能夠實現(xiàn)有效的能量傳遞，表現(xiàn)出優(yōu)異的光學增益特性，且發(fā)射波長在530～810 nm范圍內可調，ASE閾值為(20.0±2) μJ·cm-2。Zhang等發(fā)現(xiàn)(BA)2-(MA)n-1PbnBr3n+1薄膜的閾值可降低至13.6 μJ·cm-2，光學增益為112 cm-1，約為MAPbBr3薄膜的4倍[20]。Lei等則發(fā)現(xiàn)不同前驅體溶劑對于二維鈣鈦礦的取向有較大影響，具有強擇優(yōu)取向的結構表現(xiàn)出更有效的能量轉移[21]，實現(xiàn)了閾值為4.16 μJ·cm-2的綠色激光輸出。

鈣鈦礦薄膜激光器表現(xiàn)出了優(yōu)異的激光性能，目前取得的研究成果為這類材料在激光領域的研究及應用奠定了基礎，但同時也表現(xiàn)出閾值高、需要外加諧振腔等問題。

2.2 鈣鈦礦單晶的激光發(fā)射

鉛鹵鈣鈦礦微納結構單晶具有規(guī)則的幾何外形和光滑的表面，可以同時作為增益介質和光學諧振腔，在獲得閾值低、品質因子高的微型激光器方面具有明顯的優(yōu)勢，近年來基于這類結構鈣鈦礦激光器的研究發(fā)展迅速。目前報道的單晶鈣鈦礦激光器主要包括納米線、納米片及納米球等。

鉛鹵鈣鈦礦納米線自身可作為F-P諧振腔，光子在納米線的兩個端面反射，不斷增益，最終實現(xiàn)激光出射。Jin等利用溶解重結晶的方法合成了MAPbI3單晶納米線[22]，該納米線的發(fā)光行為隨泵浦能量密度的變化如圖4(a)所示。當泵浦能量密度超過600 nJ·cm-2時，發(fā)射峰的半峰寬明顯窄化，減小到0.22 nm，發(fā)光強度也表現(xiàn)出超線性關系，表明由自發(fā)輻射轉變?yōu)槭芗ぽ椛?，激光器的品質因子高達3 600。改變合成時所用前驅體中鹵素的組成，可以使得鈣鈦礦納米線的受激發(fā)射波長在可見光及近紅外波段調節(jié)。Huang等制備了CsPbBr3I3-x納米線，其組成中[Br]/[I]由中間向線的兩端增加，其激光出射波長也體現(xiàn)出位置依賴性。在[Br]/[I]更小的中間區(qū)域，觀察到了550 nm的單色激光輸出，在[Br]/[I]更高端部觀察到了517 nm的單色光出射，而在其他區(qū)域則觀察到了位于521 nm和556 nm的雙色激光出射[23]。

鉛鹵鈣鈦礦納米片或納米球可作為WGM諧振腔，滿足一定條件的光在腔內連續(xù)內反射，實現(xiàn)光信號的放大。Xiong等通過氣相沉積法分別合成了正方形的CsPbX3納米片[24](圖4(b))與六邊形的MAPbI3納米片[25](圖4(c))，并獲得了回音壁模式的激光發(fā)射。當泵浦能量密度超過閾值時，激光從納米片的邊緣或頂點輸出。2017年，Tang等采用化學氣相沉積法合成了CsPbX3納米球[26]，并基于該納米球實現(xiàn)了單模激光輸出，品質因子Q高達6 100，閾值為0.42 μJ·cm-2。

圖4 MAPbI3納米線[22] (a)、CsPbX3納米片[24] (b)及MAPbI3納米片[25] (c)的激光發(fā)射圖像及光譜。

除單個微納結構外，基于鉛鹵鈣鈦礦的激光陣列也取得了進展。Fu等結合微納加工技術和模板法，設計了鉛鹵鈣鈦礦納米線[27]、納米片[28]、納米環(huán)[20]激光陣列，納米陣列的結構尺寸均勻、取向一致而且容易大面積制備。

隨著合成方法的發(fā)展及新結構的發(fā)現(xiàn)，基于鈣鈦礦微納結構的激光器在穩(wěn)定性、閾值及品質因子等方面已經取得了顯著的進展，激光輸出波長的調節(jié)范圍也逐漸拓寬，調控激光輸出方向和輸出模式的技術和手段日益豐富。這些研究為鉛鹵鈣鈦礦材料在微納光子學領域的研究及應用奠定了基礎。

2.3 連續(xù)激光泵浦的鈣鈦礦激光發(fā)射

鈣鈦礦微型激光器在帶隙可調性、閾值和光譜相干性等方面具有很大的優(yōu)勢并得到了迅速發(fā)展，但目前鈣鈦礦激光器的能量泵浦源大多局限于脈沖激光。脈沖激光的泵浦可以迅速達到激光閾值所需的載流子密度，且瞬時載流子密度高，可以避免在激光器運行過程中產生熱效應。然而，脈沖激光泵浦的鈣鈦礦微型激光器存在壽命短的問題，無法滿足商用激光器的工作條件。相對而言，連續(xù)激光泵浦可以獲得較長的激光壽命，且連續(xù)激光泵浦是實現(xiàn)電泵浦的重要基礎，對高密度集成光學器件的實際應用至關重要。

2015年，Bongiovanni等探究了脈沖光的持續(xù)時間(4～300 ns)對MAPbI3與MAPbBr3薄膜發(fā)光性質的影響[29]。研究發(fā)現(xiàn)，當采用300 ns的寬脈沖光激發(fā)薄膜時，環(huán)境溫度對其光增益性質起決定性作用。在180 K及更低溫度下，可以觀測到很明顯的ASE峰；但當溫度升到240 K時，該ASE峰消失。脈沖激光持續(xù)時間長會導致激發(fā)過程中材料的溫度升高，非輻射躍遷路徑增加，進而降低輻射躍遷效率。為排除熱效應的影響，Jia等[30]使用導熱性好的Au/Si作為基底構建了金屬包覆MAPbI3的DFB激光器，使用InGaN二極管激光器作為能量泵浦源。如圖5(a)所示，當以5 kW·cm-2、150 ns的脈沖激光激發(fā)薄膜時，可以產生激光出射，但只維持了25 ns。進一步分析發(fā)現(xiàn)，隨著激發(fā)時間的延長，鈣鈦礦薄膜經歷了從四方晶系到正交晶系的相變，影響了其激子(低溫態(tài))和自由載流子(高溫態(tài))的增益平衡，在亞微秒尺度上造成了增益衰減。激光湮滅現(xiàn)象可能來源于MAPbI3可逆的結構變化。該工作中低閾值電流密度(低于5 kA·cm-2)、亞微秒脈沖泵浦的激光器結構為電泵浦激光器的實現(xiàn)奠定了基礎。受上述工作的啟發(fā)，Jia等[31]優(yōu)化了激光器結構，如圖5(b)所示，使用藍寶石襯底替代了之前使用的Au/Si襯底，并將MAPbI3沉積在80 nm厚的刻蝕氧化鋁光柵上成膜。如圖5(c)～(d)所示，在襯底溫度為100 K(低于相變溫度160 K)、泵浦強度為17 kW·cm-2時，達到該激光器閾值，產生連續(xù)激光發(fā)射并持續(xù)出射1 h以上。該研究還發(fā)現(xiàn)，由于散熱引起的局部熱效應在帶隙較寬的正交相MAPbI3內形成了帶隙較窄的四方相MAPbI3，這種相混合物與有機主客體增益介質或傳統(tǒng)的無機半導體量子阱類似，其中四方相會導致光生載流子在這些高能阱中迅速積累。對該體系中連續(xù)激光的產生機理仍有待進一步深入研究。

圖5 DFB結構的鈣鈦礦激光。(a)MAPbI3時間分辨瞬態(tài)發(fā)射譜(激發(fā)光脈寬195 ns，強度10.9 kW·cm-2)[30]；(b)改良DFB結構的橫截面掃描電子顯微鏡照片[31]；(c)激光閾值；(d)激光出射光譜[31]。Fig.5 Lasing from DFB structured perovskites. (a)Time-resolved emission spectra of MAPbI3(pulse width 195 ns, power density 10.9 kW·cm-2)[30]. (b)SEM image of the cross-section of modified DFB structure[31]. (c)Input-output correlation diagram[31]. (d)Lasing spectra of MAPbI3 film[31].

除了鈣鈦礦多晶薄膜外，連續(xù)激光泵浦的鈣鈦礦單晶激光器也受到了研究者的關注。如圖6(a)所示，Gu等首次利用熱納米印刷法，直接將DFB結構中的MAPbI3鈣鈦礦層進行圖案化[32]，并且在室溫下實現(xiàn)了連續(xù)光泵浦的自發(fā)輻射放大，其線寬為2.4 nm。Zhu等利用液相合成法得到了CsPbBr3納米線單晶，并研究了其連續(xù)光泵浦的激光性質[33]。如圖6(b)所示，在77 K下，激光器的閾值約為6 kW·cm-2。通過對激光出射模式和溫度依賴性的分析發(fā)現(xiàn)，在脈沖光激發(fā)和連續(xù)光激發(fā)下，CsPbBr3納米線單晶激光均為極化子發(fā)光，其來自下極化子分支的“瓶頸區(qū)”。該工作為鉛鹵鈣鈦礦材料在低功率泵浦的連續(xù)光激光領域奠定了基礎，且可作為模型用于強耦合條件下極化子的相關研究。在輸出模式調控方面，Jiang等發(fā)展了氣液轉移重結晶法[34]，在室溫下，獲得了低閾值的CsPbBr3納米線單模激光器。如圖6(c)～(d)所示，在4 K的低溫條件下該激光器的線寬僅為0.09 nm，閾值為1.45 nW。

圖6 (a)DFB結構中MAPbI3鈣鈦礦層圖案化結構[32]；(b)不同激發(fā)光功率密度下CsPbBr3納米線的發(fā)射光譜[33]；(c)CsPbBr3納米線的連續(xù)光泵浦發(fā)射光譜；(d)CsPbBr3納米線的強度與峰寬度變化[34]。Fig.6 (a)Patterned structure of MAPbI3 layer in a DFB laser[32]. (b)Emission spectra of CsPbBr3 nanowires under varied excitation density[33]. (c)Lasing of CsPbBr3 nanowires under continuous laser pump. (d)Intensity and FWHM of emissions of CsPbBr3 nanowires[34].

目前，連續(xù)光泵浦的鈣鈦礦激光器研究雖然取得了一定進展，但仍然面臨著設計新型鈣鈦礦激光器的需求以及提升器件穩(wěn)定性和激光器品質等挑戰(zhàn)。

2.4 多光子泵浦的鈣鈦礦激光

除增益介質與光反饋，泵浦源對鈣鈦礦材料的激光出射性質也有著重要影響。近年來，鉛鹵鈣鈦礦材料的非線性光學性質也逐漸受到關注。多光子吸收具有能量較低、傳播損耗少等優(yōu)勢，能夠實現(xiàn)有效的波長轉換，因此多光子泵浦的鈣鈦礦激光器具有重要的研究價值。

2015年，Walters等研究發(fā)現(xiàn)，MAPbBr3鈣鈦礦單晶具有較強的雙光子吸收能力[35]，在800 nm波長的脈沖光激發(fā)下，可以產生560 nm的熒光發(fā)射。Gu等首次報道了雙光子泵浦的鈣鈦礦激光發(fā)射[36]，如圖7(a)所示，MAPbBr3納米線在800 nm波長的脈沖光泵浦下，得到了545 nm的激光出射，但其閾值比單光子泵浦激射的閾值高約200倍。此外，Wang等[37]對CsPbX3納米晶的雙光子吸收和發(fā)射行為進行了研究，如圖7(b)所示，吸收截面約為1.2×105GM，證實了CsPbX3納米晶的雙光子泵浦光學增益。將CsPbBr3納米晶嵌入微毛細管中，得到了WGM模式的CsPbX3雙光子ASE發(fā)射[38]。

除雙光子泵浦外，多光子泵浦的鈣鈦礦激光發(fā)射也有報道。CsPbBr3納米晶在1 250 nm脈沖激光下，獲得了位于520 nm的ASE發(fā)射[37]。研究者們在MAPbI3鈣鈦礦單晶[38]、MAPbBr3微米盤與微米線單晶[39-40]、三角截面CsPbBr3納米線單晶[41]等體系觀察到了多光子泵浦的激光發(fā)射(圖7(c)～(d))。鈣鈦礦多光子泵浦的發(fā)展將拓寬其在低成本非線性光學器件領域的應用，在光學限制器、光學轉換器、生物成像器件等領域有重要的研究前景。

圖7 MAPbBr3納米線[37](a)與CsPbX3納米晶[38](b)的雙光子激光發(fā)射光譜；(c)MAPbBr3微米盤與微米線單晶的三光子激光發(fā)射[40]；(d)CsPbBr3納米線單晶的多光子激光發(fā)射[41]。Fig.7 Two-photon excited lasing spectra of MAPbBr3 nanowires[37](a) and CsPbX3 nanocrystals[38] (b). (c)Three-photon lasing of MAPbBr3 microplates and microwires[40]. (d)Multiphoton lasing of CsPbBr3 microrods with triangle cross-section[41].

3 總結與展望

本文總結了鉛鹵鈣鈦礦微納結構在受激輻射方面的研究進展，介紹了鈣鈦礦薄膜和單晶的激光發(fā)射以及連續(xù)激光和多光子泵浦的激光發(fā)射研究成果。鉛鹵鈣鈦礦材料優(yōu)異的光學增益性能、可調諧的輸出波長以及非線性光學等特性為其在納米光子學、小型激光傳感及成像等領域的應用奠定了堅實的基礎。

目前，鉛鹵鈣鈦礦激光發(fā)射的研究依舊面臨著挑戰(zhàn)。首先，鉛鹵鈣鈦礦材料較低的化學和結構穩(wěn)定性制約著其走向商業(yè)化的進程，通過包覆鈍化等策略提高鉛鹵鈣鈦礦激光器件的穩(wěn)定性，對延長器件的工作壽命具有潛在意義；其次，鉛元素的化學毒性是其走向商業(yè)化面臨的重要問題，目前雖已在Sn基鈣鈦礦CsSnI3-SnF2體系中實現(xiàn)了近紅外激光出射[42]，但激光出射的穩(wěn)定性及品質因子等仍需進一步提高。此外，相比于CsPbBr3和CsPbI3，CsPbCl3的發(fā)光量子產率低，獲得高性能的紫外和深藍激光器仍然面臨著挑戰(zhàn)。

現(xiàn)有研究中，鉛鹵鈣鈦礦受激輻射的泵浦源多為光泵浦，通過電泵浦實現(xiàn)鈣鈦礦的激光輸出是未來研究的重點關注領域。由于高密度電荷的注入會產生明顯的熱效應從而破壞增益介質，因此降低實現(xiàn)激光出射的載流子密度閾值是實現(xiàn)電泵浦鈣鈦礦激光發(fā)射需解決的關鍵問題。在未來的研究中，在合理選擇材料體系、優(yōu)化合成和結晶策略、引入等離子基元的激光模式、設計鈣鈦礦激光器結構以及提升器件性能等方面依然需要不斷地探索，以推動鈣鈦礦材料在激光領域的基礎研究與應用。