Regulación de la fase intermedia mediante tetrametilurea para lograr emisiones espontáneas amplificadas FAPbI3 de bajo umbral y alta estabilidad

PI Mingyu ,  

NIE Jiayu ,  

HE Yan ,  

PENG Yanfang ,  

YANG Jie ,  

摘要

La perovskita de yoduro de plomo (FAPbI3) se ha convertido en un material candidato clave en el campo de la amplificación de luz infrarroja cercana y dispositivos láser debido a su estrecho ancho de banda de aproximadamente 1,47 eV y su rendimiento óptico excepcional. Sin embargo, las películas de FAPbI3 se cristalizan rápidamente durante el proceso de preparación con disolventes tradicionales N,N-dimetilformamida/dimetilsulfóxido (DMF/DMSO), lo que fácilmente conduce a altos defectos en la película, y la perovskita FAPbI3 tiende a transformarse de una fase negra (fase α) fotoeléctricamente activa a una fase amarilla (fase δ) sin actividad fotoeléctrica, reduciendo así el rendimiento y la estabilidad de los dispositivos láser y limitando su aplicación práctica. Para resolver estos problemas, este estudio propone introducir una base de Lewis fuertemente coordinada, la tetrametilurea (TMU), en el sistema de estudio FAPbI3 para construir un disolvente DMF/TMU en sustitución de los disolventes tradicionales. En comparación con el DMSO, la interacción más fuerte entre el TMU y el soluto puede retrasar eficazmente la transición de la fase intermedia a la fase perovskita, obteniendo películas de perovskita de alta calidad con menos defectos y suprimiendo significativamente la transición de la fase α a la fase δ. Bajo condiciones de excitación láser de nanosegundos, el umbral de emisión espontánea amplificada (Amplified spontaneous emission, ASE) de las películas de FAPbI3-TMU preparadas es de 10,93 μJ·cm-2, que es un 38,35 % menor que en las películas de FAPbI3-DMSO, con una ganancia y pérdida óptica significativamente optimizadas, y una estabilidad óptica y térmica significativamente mejorada. Este estudio proporciona un nuevo enfoque para lograr dispositivos láser de perovskita eficientes y estables a través de la ingeniería de disolventes.

关键词

FAPbI3; tetrametilurea; emisión espontánea amplificada; estabilidad

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