[发明专利]电泵浦钙钛矿复合腔激光器

说明书

本发明提供一种电泵浦钙钛矿复合腔激光器，属于量子点激光器领域。本发明提供的电泵浦钙钛矿复合腔激光器包括：发光单元，从上至下依次包括N型电极、电子传输层、钙钛矿量子点层、空穴传输层以及P型电极；绝缘微盘，包括圆盘和侧向光栅；所述绝缘微盘嵌于所述发光单元之间；所述绝缘微盘的等效折射率与所述发光单元的等效折射率不同。本发明通过增加带侧向光栅的绝缘微盘，使发光单元与绝缘微盘形成回音壁模式共振，极大地提高了钙钛矿激光外量子的效率。

技术领域

本发明涉及量子点激光器领域，尤其涉及一种电泵浦钙钛矿复合腔激光器。

背景技术

钙钛矿材料有相同的化学结构式：ABX3。其中A为一价阳离子，B为二价金属阳离子，X为卤族元素或者卤族元素的混合。钙钛矿材料作为一种新兴的光电有源材料，被广泛地应用于光电领域并取得了飞快的进展，例如光伏太阳能电池，光电探测器，场效应晶体管和LED。钙钛矿材料具有优越的光电特性，包括吸收系数高、光泵量子效率高、长扩散长度和高迁移率等。

除此以外，钙钛矿制备方法简单，相比于其他CdSe等量子点成本低廉，发光波长可以覆盖整个可见光谱且颜色纯度高。这些特性，使得钙钛矿材料在显示和通信上有着巨大潜力。

目前关于钙钛矿激光器的研究主要集中在光泵，光泵的钙钛矿激光器主要采用回音壁模式、DFB垂直腔面、FP腔以及随机激光等谐振腔类型。而电泵的钙钛矿激光器一直没有报道，仅有电泵的钙钛矿LED。钙钛矿材料本身的量子效率高，但由于耦合等因素限制，目前最高的外量子效率在23％左右，效率较低。

现有的齿轮状的谐振腔的结构都是直接将有源层加工成齿轮状进行光泵，有源层中产生的光经过齿轮结构的回音壁模式共振形成激射。但是，直接刻蚀有源层，会引入损伤，导致缺陷增加，引入损耗；并且现有的齿轮状的谐振腔的结构不能应用于难以使用常规的刻蚀手段或者压印技术的有源材料，如钙钛矿材料。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提供了一种电泵浦钙钛矿复合腔激光器，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

本发明提供了一种电泵浦钙钛矿复合腔激光器，包括：

发光单元，从上至下依次包括N型电极、电子传输层、钙钛矿量子点层、空穴传输层以及P型电极；

绝缘微盘，包括圆盘和侧向光栅；

所述绝缘微盘嵌于所述发光单元之间；所述绝缘微盘的等效折射率与所述发光单元的等效折射率不同。

在一些实施例中，所述侧向光栅与所述发光单元相间排列；所述侧向光栅与所述发光单元的形状为矩形、梯形、三角形、圆形或椭圆形。

在一些实施例中，所述绝缘微盘为所述电泵浦钙钛矿复合腔激光器的谐振腔，用于限制电流注入。

在一些实施例中，所述绝缘微盘的谐振波长和所述钙钛矿量子点层中钙钛矿材料的发光波长相同。

在一些实施例中，所述钙钛矿量子点层是采用溶液法、分子束外延法或者有机金属化学气相沉积法制备成的钙钛矿量子点薄膜或者钙钛矿量子点纳米晶体。

在一些实施例中，所述电子传输层采用的材料为金属氧化物氧化钛、氧化锌、氧化锡或者有机材料PC61BM、ICBA。

在一些实施例中，所述空穴传输层采用材料为spiro-OMeTAD、NiO或者TiO。

在一些实施例中，所述N型电极的材料为Al、Au或者Ag；所述P型电极的材料为ITO、FTO或者Au。

在一些实施例中，所述电泵浦钙钛矿复合腔激光器还包括反射层；所述反射层位于所述P型电极下方。