Two-photon Luminescence of CsPbBr<sub>3</sub> Perovskite Microcrystals Fabricated with Sonochemistry Synthesis Method

YANG Min; YUE Peng; LIAN Lan-qi; LIU Shao-ding

doi:10.37188/CJL.20220113

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Two-photon Luminescence of CsPbBr₃ Perovskite Microcrystals Fabricated with Sonochemistry Synthesis Method

Synthesis and Properties of Materials | 更新时间：2026-09-12

- Two-photon Luminescence of CsPbBr₃ Perovskite Microcrystals Fabricated with Sonochemistry Synthesis Method
  增强出版
- Chinese Journal of Luminescence Vol. 43, Issue 8, Pages: 1207-1216(2022)
- 作者机构：
  
  太原理工大学新型传感器与智能控制教育部与山西省重点实验室，山西太原　030024
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(11874276;11574228);Key Research and Development Program of Shanxi Province(201903D121131)
- DOI：10.37188/CJL.20220113
  CLC： O482.31
- Received：29 March 2022，
  
  Revised：2022-04-18，
  
  Published：05 August 2022
- 稿件说明：
移动端阅览
杨敏,岳鹏,廉岚淇等.基于声化学法合成的CsPbBr₃钙钛矿微晶双光子发光特性[J].发光学报,2022,43(08):1207-1216. DOI: 10.37188/CJL.20220113.

YANG Min,YUE Peng,LIAN Lan-qi,et al.Two-photon Luminescence of CsPbBr₃ Perovskite Microcrystals Fabricated with Sonochemistry Synthesis Method[J].Chinese Journal of Luminescence,2022,43(08):1207-1216. DOI: 10.37188/CJL.20220113.
杨敏,岳鹏,廉岚淇等.基于声化学法合成的CsPbBr₃钙钛矿微晶双光子发光特性[J].发光学报,2022,43(08):1207-1216. DOI: 10.37188/CJL.20220113. DOI：

YANG Min,YUE Peng,LIAN Lan-qi,et al.Two-photon Luminescence of CsPbBr₃ Perovskite Microcrystals Fabricated with Sonochemistry Synthesis Method[J].Chinese Journal of Luminescence,2022,43(08):1207-1216. DOI: 10.37188/CJL.20220113. DOI：

摘要

全无机金属卤化物钙钛矿材料的非线性光学效应对构建新型微纳光子器件具有重要意义。本文重点研究了微米尺度CsPbBr

钙钛矿单晶颗粒的双光子发射特性，实验中基于声化学合成法制备了不同尺寸的CsPbBr

微晶颗粒，通过对激发光能量密度、波长、偏振的调整，研究了其对双光子发光特性的影响。实验结果表明在室温下CsPbBr

微晶即具有较强的双光子发光。波长相关的光致发光光谱表明，同一吸收带隙下，其发光峰位相对于单光子发射变化不大，且随着激发波长的增大双光子发射强度逐渐降低。此外，CsPbBr

微晶颗粒双光子发射具有偏振依赖性行为，偏振角度在0°~360°范围内呈现四重对称性。上述CsPbBr

微晶的双光子发光特性使其有望用于非线性集成器件。

Abstract

The nonlinear optical effect of all-inorganic metal halide perovskite materials is important for the design of novel micro- and nano-photonic devices. In this paper， the two-photon luminescence of micro-scale CsPbBr

perovskite single crystal particles is investigated. In the experiment， CsPbBr

microcrystals with different sizes were prepared based on the sonochemistry synthesis method， and the variations of the two-photon luminescence were studied by adjusting the energy density， wavelength and polarization of the pump laser beam. The experimental results demonstrate that the CsPbBr

microcrystals possess strong two-photon luminescence at room temperature. The wavelength-dependent two-photon luminescence spectrum shows that under the same absorption band gap， the luminescence peak position does not change much compared with the single-photon emission， and the two-photon emission intensity gradually decreases with the increase of excitation wavelength. In addition， the two-photon emission of CsPbBr

microcrystals reveals polarization-dependent behavior and the polarization angle presents quadruple symmetry in the range of 0°-360°. The two-photon luminescence responses of the CsPbBr

microcrystals make them promising for nonlinear integrated devices.

关键词

Keywords

references

SWARNKAR A ， MARSHALL A R ， SANEHIRA E M ， et al . Quantum dot—induced phase stabilization of α-CsPbI 3 perovskite for high-efficiency photovoltaics ［J］. Science ， 2016 ， 354 （ 6308 ）： 92 - 95 . doi: 10.1126/science.aag2700 http://dx.doi.org/10.1126/science.aag2700

XING J ， YAN F ， ZHAO Y W ， et al . High-efficiency light-emitting diodes of organometal halide perovskite amorphous nanoparticles ［J］. ACS Nano ， 2016 ， 10 （ 7 ）： 6623 - 6630 . doi: 10.1021/acsnano.6b01540 http://dx.doi.org/10.1021/acsnano.6b01540

刘王宇，陈斐，孔淑祺，等 . 全无机钙钛矿量子点的合成、性质及发光二极管应用进展［J］. 发光学报， 2020 ， 41 （ 2 ）： 117 - 133 . doi: 10.3788/fgxb20204102.0117 http://dx.doi.org/10.3788/fgxb20204102.0117

LIU W Y ， CHEN F ， KONG S Q ， et al . Synthesis， properties and application of all-inorganic perovskite quantum dots ［J］. Chin. J. Lumin. ， 2020 ， 41 （ 2 ）： 117 - 133 . （in Chinese） . doi: 10.3788/fgxb20204102.0117 http://dx.doi.org/10.3788/fgxb20204102.0117

刘鲲鹏，刘德烨，刘凤敏 . 全无机钙钛矿太阳能电池湿度稳定性和光热稳定性研究进展［J］. 发光学报， 2021 ， 42 （ 4 ）： 486 - 503 . doi: 10.37188/CJL.20200343 http://dx.doi.org/10.37188/CJL.20200343

LIU K P ， LIU D Y ， LIU F M . Research progress in humidity stability and light-thermal stability of all-inorganic perovskite solar cells ［J］. Chin. J. Lumin. ， 2021 ， 42 （ 4 ）： 486 - 503 . （in Chinese） . doi: 10.37188/CJL.20200343 http://dx.doi.org/10.37188/CJL.20200343

YAKUNIN S ， PROTESESCU L ， KRIEG F ， et al . Low-threshold amplified spontaneous emission and lasing from colloidal nanocrystals of caesium lead halide perovskites ［J］. Nat. Commun. ， 2015 ， 6 （ 1 ）： 8056-1-8 . doi: 10.1038/ncomms9056 http://dx.doi.org/10.1038/ncomms9056

XU Y Q ， CHEN Q ， ZHANG C F ， et al . Two-photon-pumped perovskite semiconductor nanocrystal lasers ［J］. J. Am. Chem. Soc. ， 2016 ， 138 （ 11 ）： 3761 - 3768 . doi: 10.1021/jacs.5b12662 http://dx.doi.org/10.1021/jacs.5b12662

DING J X ， DU S J ， ZUO Z Y ， et al . High detectivity and rapid response in perovskite CsPbBr 3 single-crystal photodetector ［J］. J. Phys. Chem. C ， 2017 ， 121 （ 9 ）： 4917 - 4923 . doi: 10.1021/acs.jpcc.7b01171 http://dx.doi.org/10.1021/acs.jpcc.7b01171

CLINCKEMALIE L ， VALLI D ， ROEFFAERS M B J ， et al . Challenges and opportunities for CsPbBr 3 perovskites in low- and high-energy radiation detection ［J］. ACS Energy Lett. ， 2021 ， 6 （ 4 ）： 1290 - 1314 . doi: 10.1021/acsenergylett.1c00007 http://dx.doi.org/10.1021/acsenergylett.1c00007

FANG Y J ， DONG Q F ， SHAO Y C ， et al . Highly narrowband perovskite single-crystal photodetectors enabled by surface-charge recombination ［J］. Nat. Photonics ， 2015 ， 9 （ 10 ）： 679 - 686 . doi: 10.1038/nphoton.2015.156 http://dx.doi.org/10.1038/nphoton.2015.156

杨洁，皮明雨，张丁可，等 . 低维钙钛矿光电探测器研究进展［J］. 发光学报， 2021 ， 42 （ 6 ）： 755 - 773 . doi: 10.37188/CJL.20210033 http://dx.doi.org/10.37188/CJL.20210033

YANG J ， PI M Y ， ZHANG D K ， et al . Recent progress on low-dimensional perovskite photodetectors ［J］. Chin. J. Lumin. ， 2021 ， 42 （ 6 ）： 755 - 773 . （in Chinese） . doi: 10.37188/CJL.20210033 http://dx.doi.org/10.37188/CJL.20210033

QUAN L N ， QUINTERO-BERMUDEZ R ， VOZNYY O ， et al . Highly emissive green perovskite nanocrystals in a solid state crystalline matrix ［J］. Adv. Mater. ， 2017 ， 29 （ 21 ）： 1605945 . doi: 10.1002/adma.201605945 http://dx.doi.org/10.1002/adma.201605945

ZHANG Q ， SU R ， LIU X F ， et al . High-quality whispering-gallery-mode lasing from cesium lead halide perovskite nanoplatelets ［J］. Adv. Funct. Mater. ， 2016 ， 26 （ 34 ）： 6238 - 6245 . doi: 10.1002/adfm.201601690 http://dx.doi.org/10.1002/adfm.201601690

SONG J Z ， CUI Q Z ， LI J H ， et al . Ultralarge all-inorganic perovskite bulk single crystal for high-performance visible‐ infrared dual-modal photodetectors ［J］. Adv. Opt. Mater. ， 2017 ， 5 （ 12 ）： 1700157-1-8 . doi: 10.1002/adom.201700157 http://dx.doi.org/10.1002/adom.201700157

FU Y P ， ZHU H M ， STOUMPOS C C ， et al . Broad wavelength tunable robust lasing from single-crystal nanowires of cesium lead halide perovskites （CsPb X 3 ， X =Cl， Br， I）［J］. ACS Nano ， 2016 ， 10 （ 8 ）： 7963 - 7972 . doi: 10.1021/acsnano.6b03916 http://dx.doi.org/10.1021/acsnano.6b03916

ZHANG C X ， WANG S ， LI X M ， et al . Core/shell perovskite nanocrystals： synthesis of highly efficient and environmentally stable FAPbBr 3 /CsPbBr 3 for LED applications ［J］. Adv. Funct. Mater. ， 2020 ， 30 （ 31 ）： 1910582-1-8 . doi: 10.1002/adfm.201910582 http://dx.doi.org/10.1002/adfm.201910582

CHEN JS ， ŽÍDEK K ， CHÁBERA P ， et al . Size- and wavelength- dependent two-photon absorption cross-section of CsPbBr 3 perovskite quantum dots ［J］. J. Phys. Chem. Lett. ， 2017 ， 8 （ 10 ）： 2316 - 2321 . doi: 10.1021/acs.jpclett.7b00613 http://dx.doi.org/10.1021/acs.jpclett.7b00613

WANG X X ， ZHOU H ， YUAN S P ， et al . Cesium lead halide perovskite triangular nanorods as high-gain medium and effective cavities for multiphoton-pumped lasing ［J］. Nano Res. ， 2017 ， 10 （ 10 ）： 3385 - 3395 . doi: 10.1007/s12274-017-1551-1 http://dx.doi.org/10.1007/s12274-017-1551-1

WANG D ， WU D ， DONG D ， et al . Polarized emission from CsPb X 3 perovskite quantum dots ［J］. Nanoscale ， 2016 ， 8 （ 22 ）： 11565 - 11570 . doi: 10.1039/c6nr01915c http://dx.doi.org/10.1039/c6nr01915c

CLARK D J ， STOUMPOS C C ， SAOUMA F O ， et al . Polarization-selective three-photon absorption and subsequent photoluminescence in CsPbBr 3 single crystal at room temperature ［J］. Phys. Rev. B ， 2016 ， 93 （ 19 ）： 195202-1-8 . doi: 10.1103/physrevb.93.195202 http://dx.doi.org/10.1103/physrevb.93.195202

WANG K Y ， JING L ， YAO Q ， et al . Highly in-plane polarization-sensitive photodetection in CsPbBr 3 single crystal ［J］. J. Phys. Chem. Lett. ， 2021 ， 12 （ 7 ）： 1904 - 1910 . doi: 10.1021/acs.jpclett.1c00127 http://dx.doi.org/10.1021/acs.jpclett.1c00127

WANG Y ， LI X M ， ZHAO X ， et al . Nonlinear absorption and low-threshold multiphoton pumped stimulated emission from all-inorganic perovskite nanocrystals ［J］. Nano Lett. ， 2016 ， 16 （ 1 ）： 448 - 453 . doi: 10.1021/acs.nanolett.5b04110 http://dx.doi.org/10.1021/acs.nanolett.5b04110

ZHOU Y ， HU Z P ， LI Y ， et al . CsPbBr 3 nanocrystal saturable absorber for mode-locking ytterbium fiber laser ［J］. Appl. Phys. Lett. ， 2016 ， 108 （ 26 ）： 261108-1-4 . doi: 10.1063/1.4955037 http://dx.doi.org/10.1063/1.4955037

HE T C ， LI J Z ， QIU X ， et al . Highly enhanced normalized-volume multiphoton absorption in CsPbBr 3 2D nanoplates ［J］. Adv. Opt. Mater. ， 2018 ， 6 （ 21 ）： 1800843-1-7 . doi: 10.1002/adom.201800843 http://dx.doi.org/10.1002/adom.201800843

SAOUMA F O ， STOUMPOS C C ， KANATZIDIS M G ， et al . Multiphoton absorption order of CsPbBr 3 as determined by wavelength-dependent nonlinear optical spectroscopy ［J］. J. Phys. Chem. Lett. ， 2017 ， 8 （ 19 ）： 4912 - 4917 . doi: 10.1021/acs.jpclett.7b02286 http://dx.doi.org/10.1021/acs.jpclett.7b02286

ZHAO C Y ， TIAN W M ， LIU J X ， et al . Stable two-photon pumped amplified spontaneous emission from millimeter-sized CsPbBr 3 single crystals ［J］. J. Phys. Chem. Lett. ， 2019 ， 10 （ 10 ）： 2357 - 2362 . doi: 10.1021/acs.jpclett.9b00734 http://dx.doi.org/10.1021/acs.jpclett.9b00734

CHO S ， YANG Y ， SOLJAČIĆ M ， et al . Submicrometer perovskite plasmonic lasers at room temperature ［J］. Sci. Adv. ， 2021 ， 7 （ 35 ）： eab f3362 - 1 - 12 . doi: 10.1126/sciadv.abf3362 http://dx.doi.org/10.1126/sciadv.abf3362

CHO S ， YUN S H . Structure and optical properties of perovskite-embedded dual-phase microcrystals synthesized by sonochemistry ［J］. Commun. Chem. ， 2020 ， 3 （ 1 ）： 15-1-7 . doi: 10.1038/s42004-020-0265-6 http://dx.doi.org/10.1038/s42004-020-0265-6

ABIEDH K ， DHANABALAN B ， KUTKAN S ， et al . Surface-dependent properties and tunable photodetection of CsPbBr 3 microcrystals grown on functional substrates ［J］. Adv. Opt. Mater. ， 2022 ， 10 （ 3 ）： 2101807-1-9 . doi: 10.1002/adom.202101807 http://dx.doi.org/10.1002/adom.202101807

BU H ， HE C L ， XU Y Q ， et al . Emerging new-generation detecting and sensing of metal halide perovskites ［J］. Adv. Electron. Mater. ， 2022 ， 8 （ 5 ）： 2101204 . doi: 10.1002/aelm.202101204 http://dx.doi.org/10.1002/aelm.202101204

PENG Z X ， YANG D D ， YIN B Z ， et al . Self-assembled ultrafine CsPbBr 3 perovskite nanowires for polarized light detection ［J］. Sci. China Mater. ， 2021 ， 64 （ 9 ）： 2261 - 2271 . doi: 10.1007/s40843-020-1619-6 http://dx.doi.org/10.1007/s40843-020-1619-6

ZHOU F ， RAN X ， FAN D Y ， et al . Perovskites： multiphoton absorption and applications ［J］. Adv. Opt. Mater. ， 2021 ， 9 （ 23 ）： 2100292 . doi: 10.1002/adom.202100292 http://dx.doi.org/10.1002/adom.202100292

LUO D Y ， SU R ， ZHANG W ， et al . Minimizing non-radiative recombination losses in perovskite solar cells ［J］. Nat. Rev. Mater. ， 2020 ， 5 （ 1 ）： 44 - 60 . doi: 10.1038/s41578-019-0151-y http://dx.doi.org/10.1038/s41578-019-0151-y

ZHANG F ， MI Z ， HAO W Z ， et al . Tunable engineering of photo- and electro-induced carrier dynamics in perovskite photoelectronic devices ［J］. Sci. China Mater. ， 2022 ， 65 （ 4 ）： 855 - 875 . doi: 10.1007/s40843-021-1906-5 http://dx.doi.org/10.1007/s40843-021-1906-5

JIAO Y N ， YI S H ， WANG H W ， et al . Strain engineering of metal halide perovskites on coupling anisotropic behaviors ［J］. Adv. Funct. Mater. ， 2021 ， 31 （ 4 ）： 2006243-1-22 . doi: 10.1002/adfm.202006243 http://dx.doi.org/10.1002/adfm.202006243

XIAO G J ， CAO Y ， QI G Y ， et al . Pressure effects on structure and optical properties in cesium lead bromide perovskite nanocrystals ［J］. J. Am. Chem. Soc. ， 2017 ， 139 （ 29 ）： 10087 - 10094 . doi: 10.1021/jacs.7b05260 http://dx.doi.org/10.1021/jacs.7b05260

KHMELEVSKAIA D ， MARKINA D ， TONKAEV P ， et al . Excitonic versus free-carrier contributions to the nonlinearly excited photoluminescence in CsPbBr 3 perovskites ［J］. ACS Photonics ， 2022 ， 9 （ 1 ）： 179 - 189 . doi: 10.1021/acsphotonics.1c01347 http://dx.doi.org/10.1021/acsphotonics.1c01347

HE Y H ， SU R ， HUANG Y Y ， et al . High-order shift current induced terahertz emission from inorganic cesium bromine lead perovskite engendered by two-photon absorption ［J］. Adv. Funct. Mater. ， 2019 ， 29 （ 40 ）： 1904694-1-9 . doi: 10.1002/adfm.201904694 http://dx.doi.org/10.1002/adfm.201904694

LIU S J ， CHEN G X ， HUANG Y Y ， et al . Tunable fluorescence and optical nonlinearities of all inorganic colloidal cesium lead halide perovskite nanocrystals ［J］. J. Alloys Compd. ， 2017 ， 724 ： 889 - 896 . doi: 10.1016/j.jallcom.2017.06.034 http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.06.034

KRISHNAKANTH K N ， SETH S ， SAMANTA A ， et al . Broadband femtosecond nonlinear optical properties of CsPbBr 3 perovskite nanocrystals ［J］. Opt. Lett. ， 2018 ， 43 （ 3 ）： 603 - 606 . doi: 10.1364/ol.43.000603 http://dx.doi.org/10.1364/ol.43.000603

KETAVATH R ， KATTURI N K ， GHUGAL S G ， et al . Deciphering the ultrafast nonlinear optical properties and dynamics of pristine and Ni-doped CsPbBr 3 colloidal two-dimensional nanocrystals ［J］. J. Phys. Chem. Lett. ， 2019 ， 10 （ 18 ）： 5577 - 5584 . doi: 10.1021/acs.jpclett.9b02244 http://dx.doi.org/10.1021/acs.jpclett.9b02244

ZHANG J ， JIANG T ， ZHENG X ， et al . Thickness-dependent nonlinear optical properties of CsPbBr 3 perovskite nanosheets ［J］. Opt. Lett. ， 2017 ， 42 （ 17 ）： 3371 - 3374 . doi: 10.1364/ol.42.003371 http://dx.doi.org/10.1364/ol.42.003371

LI R X ， WEI Z P ， ZHAO H X ， et al . Linear and nonlinear optical characteristics of all-inorganic perovskite CsPbBr 3 quantum dots modified by hydrophobic zeolites ［J］. Nanoscale ， 2018 ， 10 （ 48 ）： 22766 - 22774 . doi: 10.1039/c8nr07256f http://dx.doi.org/10.1039/c8nr07256f

WEI K ， XU Z J ， CHEN R Z ， et al . Temperature-dependent excitonic photoluminescence excited by two-photon absorption in perovskite CsPbBr 3 quantum dots ［J］. Opt. Lett. ， 2016 ， 41 （ 16 ）： 3821 - 3824 . doi: 10.1364/ol.41.003821 http://dx.doi.org/10.1364/ol.41.003821

HAN Q J ， WU W Z ， LIU W L ， et al . Two-photon absorption and upconversion luminescence of colloidal CsPb X 3 quantum dots ［J］. Opt. Mater. ， 2018 ， 75 ： 880 - 886 . doi: 10.1016/j.optmat.2017.12.006 http://dx.doi.org/10.1016/j.optmat.2017.12.006

BADER T R ， GOLD A . Polarization dependence of two-photon absorption in solids ［J］. Phys. Rev. ， 1968 ， 171 （ 3 ）： 997 - 1003 . doi: 10.1103/physrev.171.997 http://dx.doi.org/10.1103/physrev.171.997

INOUE M ， TOYOZAWA Y . Two-photon absorption and energy band structure ［J］. J. Phys. Soc. Japan ， 1965 ， 20 （ 3 ）： 363 - 374 . doi: 10.1143/jpsj.20.363 http://dx.doi.org/10.1143/jpsj.20.363

Views

2492

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Effects of Pr3+ on Luminescence Performance and Energy Transfer Mechanisms in Ce3+-doped High-gadolinium Aluminoborosilicate Oxyfluoride Glass

Energy Transfer and Photoluminescence Properties of Sr6GdAl（BO3）6∶Dy3+ Phosphor

One-step in-situ Synthesis of Cs₂NaInCl₆@PVDF Films: Doping Regulation and Optical Properties

An Organic-inorganic Manganese Halide to Improve LED Light Output Stability and Its Brightness Optimization

Dual-channel Emission Regulation and Performance Based on Synergistic Effect of TICT-AIE in Rosin D-A Skeleton

Related Author

Min YANG

Peng YUE

Lan-qi LIAN

Shao-ding LIU

ZHOU Chenggong

CHEN Danping

TANG Jingping

LI Weichang

Related Institution

College of Materials Science and Engineering， Hunan University

Advanced Laser and Optoelectronic Functional Materials Department， Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics， Chinese Academy of Sciences

Rare Earth Advanced Materials Technology Innovation Center， Inner Mongolia Northern Rare Earth Advanced Materials Technology Innovation Co.， Ltd.

Department of Physics， Changchun Normal University

Department of Chemistry， Jilin Normal University

AI问答

Address：No.3888 Dong Nanhu Road, Changchun, Jilin, China Postal code：130033
Tel：0431-86176862 Email：fgxbt@126.com
Technical support is provided by Beijing Founder electronics co., LTD 吉ICP备11002662号-17 京公网安备11010802024621
It is recommended to read the content of this site in Chrome&IE9+. Please switch to extreme mode in browser 360.
Cookies We use cookies to help provide and enhance our service and tailor content. By continuing, you agree to the use of cookies.

⁰

Two-photon Luminescence of CsPbBr3 Perovskite Microcrystals Fabricated with Sonochemistry Synthesis Method

DOI：10.37188/CJL.20220113

摘要

Abstract

关键词

Keywords

references

Two-photon Luminescence of CsPbBr₃ Perovskite Microcrystals Fabricated with Sonochemistry Synthesis Method