准二维铅基钙钛矿微纳激光器

汪俊; 周奉献; 李骞; 胡智萍; 杜鹃; 刘征征; 张泽宇; 冷雨欣

doi:10.37188/CJL.20220179

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准二维铅基钙钛矿微纳激光器

封面文章 | 更新时间：2022-12-08

- 准二维铅基钙钛矿微纳激光器
  增强出版
- Quasi-2D Lead Halide Perovskites for Micro- and Nanolasers
- 发光学报 2022年43卷第11期页码：1645-1662
- 作者机构：
  
  1.国科大杭州高等研究院物理与光电工程学院，浙江杭州　310024
  2.中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室，上海　201800
- 作者简介：
  
  [ "汪俊（1998-），男，江西景德镇人，硕士研究生，2017年于长春理工大学获得学士学位，主要从事新型光电材料的制备及微纳激光器件的研究。 E-mail：wangjun212@mails.ucas.ac.cn" ]
  [ "周奉献（1999-），男，湖南湘西人，硕士研究生，2017年于北京理工大学获得学士学位，主要从事钙钛矿复合光电材料的制备与研究。 E-mail：zhoufengxian21@mails.ucas.ac.cn" ]
  [ "胡智萍（1991-），女，河南新乡人，博士，副研究员，2018年于重庆大学获得博士学位，主要从事新型光电材料的制备及光电器件的研究。 E-mail： huzhiping@ucas.ac.cn" ]
  [ "杜鹃（1980-），女，山东潍坊人，博士，研究员，博士生导师，2007年于中国科学院上海光学精密机械研究所获得博士学位，主要从事超短脉冲激光与功能材料相互作用（具体包括钙钛矿等纳米发光材料制备及器件）的研究。 E-mail： dujuan@mail.siom.ac.cn" ]
  [ "冷雨欣（1975-），男，上海人，博士，研究员，博士生导师，2002年于中国科学院上海光学精密机械研究所获得博士学位，主要从事超强超短激光技术发展及其前沿重要应用等方面的研究。 E-mail： lengyuxin@siom.ac.cn" ]
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(61875211;62005296;62205081;61925507;61905264;92050203;62105347);CAS Interdisciplinary Innovation Team;Shanghai Pilot Program for Basic Research(22JC1403200);Hangzhou Science and Technology Bureau of Zhejiang Provience(TD2020002);The Research Funds of Hangzhou Institute for Advanced Study, UCAS(2022ZZ01001;2022ZZ01005)
- DOI：10.37188/CJL.20220179
  中图分类号： TN248.4
- 收稿日期：2022-05-05，
  
  修回日期：2022-05-23，
  
  纸质出版日期：2022-11-05
- 稿件说明：
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汪俊,周奉献,李骞等.准二维铅基钙钛矿微纳激光器[J].发光学报,2022,43(11):1645-1662.

WANG Jun,ZHOU Feng-xian,LI Qian,et al.Quasi-2D Lead Halide Perovskites for Micro- and Nanolasers[J].Chinese Journal of Luminescence,2022,43(11):1645-1662.
汪俊,周奉献,李骞等.准二维铅基钙钛矿微纳激光器[J].发光学报,2022,43(11):1645-1662. DOI： 10.37188/CJL.20220179.

WANG Jun,ZHOU Feng-xian,LI Qian,et al.Quasi-2D Lead Halide Perovskites for Micro- and Nanolasers[J].Chinese Journal of Luminescence,2022,43(11):1645-1662. DOI： 10.37188/CJL.20220179.

摘要

近年来，钙钛矿材料及器件由于其优异的光电特性取得了巨大的研究进展。特别是准二维卤化物钙钛矿材料，因其具有激子结合能大、激子‐光子强耦合和稳定性好等优点，在光电器件领域显示出很大的应用潜力。此外，准二维钙钛矿中自发形成的量子阱结构允许激子能量从小

相转移到大

相，能够有效促进激子利用率和粒子数反转，这使得准二维钙钛矿材料能够成为激光器中的光学增益介质。本文首先介绍了准二维钙钛矿的晶体结构和优异的光学性能，进而总结了调节准二维钙钛矿晶相结构的几种策略。最后，回顾了准二维钙钛矿微纳激光器的发展，并对准二维钙钛矿材料和激光器件的研究进行了总结和展望。

Abstract

Perovskite materials and devices have obtained great progress due to their significant optoelectronic properties. Especially， quasi-two-dimensional（2D） halide perovskites have shown promising potential in optoelectronic devices due to their large exciton binding energy， strong exciton-photon coupling and enhanced stability. Moreover， the naturally quantum-well structure of 2D perovskite allows exciton energy transfer from the small-

phase to large-

phase， promoting exciton utilization and population inversion to achieve lasing as optical gain media. Herein， we will introduce the crystal structure and advanced optical properties of quasi-2D perovskite at first， and then summarize several strategies about regulating crystal orientation of quasi-2D perovskite. Finally， we will review the development of quasi-2D perovskite based micro- and nanolaser， and present a summary and prospect for quasi-2D perovskite materials and laser devices in the future.

关键词

Keywords

references

CHEN W ， SHI Y Q ， WANG Y ， et al . N-type conjugated polymer as efficient electron transport layer for planar inverted perovskite solar cells with power conversion efficiency of 20.86% ［J］. Nano Energy ， 2020 ， 68 ： 104363-1 - 10 . doi: 10.1016/j.nanoen.2019.104363 http://dx.doi.org/10.1016/j.nanoen.2019.104363

ZHU P C ， GU S ， LUO X ， et al . Simultaneous contact and grain-boundary passivation in planar perovskite solar cells using SnO 2 -KCl composite electron transport layer ［J］. Adv. Energy Mater. ， 2020 ， 10 （ 3 ）： 1903083-1-7 . doi: 10.1002/aenm.201903083 http://dx.doi.org/10.1002/aenm.201903083

HUI W ， YANG Y G ， XU Q ， et al . Red-carbon-quantum-dot-doped SnO 2 composite with enhanced electron mobility for efficient and stable perovskite solar cells ［J］. Adv. Mater. ， 2020 ， 32 （ 4 ）： 1906374-1-9 . doi: 10.1002/adma.201906374 http://dx.doi.org/10.1002/adma.201906374

RONG Y G ， HU Y ， MEI A Y ， et al . Challenges for commercializing perovskite solar cells ［J］. Science ， 2018 ， 361 （ 6408 ）： eaa t8235 - 1 - 7 . doi: 10.1126/science.aat8235 http://dx.doi.org/10.1126/science.aat8235

GUAN H L ， ZHAO S Y ， WANG H X ， et al . Room temperature synthesis of stable single silica-coated CsPbBr 3 quantum dots combining tunable red emission of Ag-In-Zn-S for high-CRI white light-emitting diodes ［J］. Nano Energy ， 2020 ， 67 ： 104279-1 - 9 . doi: 10.1016/j.nanoen.2019.104279 http://dx.doi.org/10.1016/j.nanoen.2019.104279

LIU Z Z ， YANG J ， DU J ， et al . Robust subwavelength single-mode perovskite nanocuboid laser ［J］. ACS Nano ， 2018 ， 12 （ 6 ）： 5923 - 5931 . doi: 10.1021/acsnano.8b02143 http://dx.doi.org/10.1021/acsnano.8b02143

CAO Z L ， HU F R ， ZHANG C F ， et al . Optical studies of semiconductor perovskite nanocrystals for classical optoelectronic applications and quantum information technologies： a review ［J］. Adv. Photonics ， 2020 ， 2 （ 5 ）： 054001-1-15 . doi: 10.1117/1.ap.2.5.054001 http://dx.doi.org/10.1117/1.ap.2.5.054001

WU T Z ， LIN Y ， HUANG Y M ， et al . Highly stable full-color display device with VLC application potential using semipolar μLEDs and all-inorganic encapsulated perovskite nanocrystal ［J］. Photonics Res. ， 2021 ， 9 （ 11 ）： 2132 - 2143 . doi: 10.1364/prj.431095 http://dx.doi.org/10.1364/prj.431095

MO Q H ， SHI T C ， CAI W S ， et al . Room temperature synthesis of stable silica-coated CsPbBr 3 quantum dots for amplified spontaneous emission ［J］. Photonics Res. ， 2020 ， 8 （ 10 ）： 1605 - 1612 . doi: 10.1364/prj.399845 http://dx.doi.org/10.1364/prj.399845

LI Y ， LIANG C ， WANG G P ， et al . Two-step solvent post-treatment on PTAA for highly efficient and stable inverted perovskite solar cells ［J］. Photonics Res. ， 2020 ， 8 （ 10 ）： A39 - A49 . doi: 10.1364/prj.398529 http://dx.doi.org/10.1364/prj.398529

曾凡菊，谭永前，胡伟，等 . Ba 2+ 离子掺杂CsPbBr 3 蓝光量子点合成及其光学性能［J］. 发光学报， 2022 ， 43 （ 1 ）： 69 - 76 . doi: 10.37188/cjl.20210323 http://dx.doi.org/10.37188/cjl.20210323

ZENG F J ， TAN Y Q ， HU W ， et al . Synthesis and optical properties of barium doped CsPbBr 3 blue luminescence quantum dots ［J］. Chin. J. Lumin. ， 2022 ， 43 （ 1 ）： 69 - 76 . （in Chinese） . doi: 10.37188/cjl.20210323 http://dx.doi.org/10.37188/cjl.20210323

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

ZHAO Y ， MA F ， GAO F ， et al . Research progress in large-area perovskite solar cells ［J］. Photonics Res. ， 2020 ， 8 （ 7 ）： A1 - A15 . doi: 10.1364/prj.392996 http://dx.doi.org/10.1364/prj.392996

LIU Y ， CUI J Y ， DU K ， et al . Efficient blue light-emitting diodes based on quantum-confined bromide perovskite nanostructures ［J］. Nat. Photonics ， 2019 ， 13 （ 11 ）： 760 - 764 . doi: 10.1038/s41566-019-0505-4 http://dx.doi.org/10.1038/s41566-019-0505-4

VASHISHTHA P ， NG M ， SHIVARUDRAIAH S B ， et al . High efficiency blue and green light-emitting diodes using Ruddlesden‐Popper inorganic mixed halide perovskites with butylammonium interlayers ［J］. Chem. Mater. ， 2019 ， 31 （ 1 ）： 83 - 89 .

WANG N N ， CHENG L ， GE R ， et al . Perovskite light-emitting diodes based on solution-processed self-organized multiple quantum wells ［J］. Nat. Photonics ， 2016 ， 10 （ 11 ）： 699 - 704 . doi: 10.1038/nphoton.2016.185 http://dx.doi.org/10.1038/nphoton.2016.185

LEE H D ， KIM H ， CHO H ， et al . Efficient Ruddlesden‐Popper perovskite light-emitting diodes with randomly oriented nanocrystals ［J］. Adv. Funct. Mater. ， 2019 ， 29 （ 27 ）： 1901225-1-9 .

LA-PLACA M G ， LONGO G ， BABAEI A ， et al . Photoluminescence quantum yield exceeding 80% in low dimensional perovskite thin-films via passivation control ［J］. Chem. Commun. ， 2017 ， 53 （ 62 ）： 8707 - 8710 . doi: 10.1039/c7cc04149g http://dx.doi.org/10.1039/c7cc04149g

YANG X L ， ZHANG X W ， DENG J X ， et al . Efficient green light-emitting diodes based on quasi-two-dimensional composition and phase engineered perovskite with surface passivation ［J］. Nat. Commun. ， 2018 ， 9 （ 1 ）： 570-1-8 . doi: 10.1038/s41467-018-02978-7 http://dx.doi.org/10.1038/s41467-018-02978-7

MENG F Y ， LIU X Y ， CHEN Y X ， et al . Co-interlayer engineering toward efficient green quasi-two-dimensional perovskite light-emitting diodes ［J］. Adv. Funct. Mater. ， 2020 ， 30 （ 19 ）： 1910167-1-9 . doi: 10.1002/adfm.201910167 http://dx.doi.org/10.1002/adfm.201910167

CHU Z M ， YE Q F ， ZHAO Y ， et al . Perovskite light-emitting diodes with external quantum efficiency exceeding 22% via small-molecule passivation ［J］. Adv. Mater. ， 2021 ， 33 （ 18 ）： 2007169-1-9 . doi: 10.1002/adma.202007169 http://dx.doi.org/10.1002/adma.202007169

HU Z P ， LIU Z Z ， ZHAN Z J ， et al . Advances in metal halide perovskite lasers： synthetic strategies， morphology control， and lasing emission ［J］. Adv. Photonics ， 2021 ， 3 （ 3 ）： 034002-1-23 . doi: 10.1117/1.ap.3.3.034002 http://dx.doi.org/10.1117/1.ap.3.3.034002

LEYDEN M R ， TERAKAWA S ， MATSUSHIMA T ， et al . Distributed feedback lasers and light-emitting diodes using 1-naphthylmethylamnonium low-dimensional perovskite ［J］. ACS Photonics ， 2019 ， 6 （ 2 ）： 460 - 466 . doi: 10.1021/acsphotonics.8b01413 http://dx.doi.org/10.1021/acsphotonics.8b01413

WANG C H ， DAI G ， WANG J H ， et al . Low-threshold blue quasi-2D perovskite laser through domain distribution control ［J］. Nano Lett. ， 2022 ， 22 （ 3 ）： 1338 - 1344 .

ZHANG H H ， WU Y S ， LIAO Q ， et al . A two-dimensional Ruddlesden‐Popper perovskite nanowire laser array based on ultrafast light-harvesting quantum wells ［J］. Angew. Chem. Int. Ed. ， 2018 ， 57 （ 26 ）： 7748 - 7752 . doi: info:doi/10.1002/anie.201802515 http://dx.doi.org/info:doi/10.1002/anie.201802515

ZHAI W H ， TIAN C ， YUAN K ， et al . Optically pumped lasing of segregated quasi-2D perovskite microcrystals in vertical microcavity at room temperature ［J］. Appl. Phys. Lett. ， 2019 ， 114 （ 13 ）： 131107-1-4 . doi: 10.1063/1.5090569 http://dx.doi.org/10.1063/1.5090569

DAS S ， GHOLIPOUR S ， SALIBA M . Perovskites for laser and detector applications ［J］. Energy Environ. Mater. ， 2019 ， 2 （ 2 ）： 146 - 153 . doi: 10.1002/eem2.12044 http://dx.doi.org/10.1002/eem2.12044

ZHANG S ， ZHONG Y G ， YANG F ， et al . Cavity engineering of two-dimensional perovskites and inherent light-matter interaction ［J］. Photonics Res. ， 2020 ， 8 （ 11 ）： A72 - A90 . doi: 10.1364/prj.400259 http://dx.doi.org/10.1364/prj.400259

LIU Z Z ， HU M C ， DU J ， et al . Subwavelength-polarized quasi-two-dimensional perovskite single-mode nanolaser ［J］. ACS Nano ， 2021 ， 15 （ 4 ）： 6900 - 6908 . doi: 10.1021/acsnano.0c10647 http://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c10647

SHANG Q Y ， LI M L ， ZHAO L Y ， et al . Role of the exciton‐polariton in a continuous-wave optically pumped CsPbBr 3 perovskite laser ［J］. Nano Lett. ， 2020 ， 20 （ 9 ）： 6636 - 6643 .

FUJIWARA K ， ZHANG S ， TAKAHASHI S ， et al . Excitation dynamics in layered lead halide perovskite crystal slabs and microcavities ［J］. ACS Photonics ， 2020 ， 7 （ 3 ）： 845 - 852 . doi: 10.1021/acsphotonics.0c00038 http://dx.doi.org/10.1021/acsphotonics.0c00038

BRENNER P ， GLÖCKLER T ， RUEDA-DELGADO D ， et al . Triple cation mixed-halide perovskites for tunable lasers ［J］. Opt. Mater. Express ， 2017 ， 7 （ 11 ）： 4082 - 4094 . doi: 10.1364/ome.7.004082 http://dx.doi.org/10.1364/ome.7.004082

SUN W Z ， LIU Y L ， QU G Y ， et al . Lead halide perovskite vortex microlasers ［J］. Nat. Commun. ， 2020 ， 11 （ 1 ）： 4862-1-7 . doi: 10.1038/s41467-020-18669-1 http://dx.doi.org/10.1038/s41467-020-18669-1

XING D ， LIN C C ， HO Y L ， et al . Self-healing lithographic patterning of perovskite nanocrystals for large-area single-mode laser array ［J］. Adv. Funct. Mater. ， 2021 ， 31 （ 1 ）： 2006283-1-9 . doi: 10.1002/adfm.202006283 http://dx.doi.org/10.1002/adfm.202006283

TIAN C ， ZHAO S Q ， GUO T ， et al . Deep-blue DBR laser at room temperature from single-crystalline perovskite thin film ［J］. Opt. Mater. ， 2020 ， 107 ： 110130-1 - 5 . doi: 10.1016/j.optmat.2020.110130 http://dx.doi.org/10.1016/j.optmat.2020.110130

REN M ， CAO S ， ZHAO J L ， et al . Advances and challenges in two-dimensional organic-inorganic hybrid perovskites toward high-performance light-emitting diodes ［J］. Nanomicro Lett. ， 2021 ， 13 （ 1 ）： 163-1-36 . doi: 10.1007/S40820-021-00685-5 http://dx.doi.org/10.1007/S40820-021-00685-5

GHIMIRE S ， KLINKE C . Two-dimensional halide perovskites： synthesis， optoelectronic properties， stability， and applications ［J］. Nanoscale ， 2021 ， 13 （ 29 ）： 12394 - 12422 . doi: 10.1039/d1nr02769g http://dx.doi.org/10.1039/d1nr02769g

SAPAROV B ， MITZI D B . Organic-inorganic perovskites： structural versatility for functional materials design ［J］. Chem. Rev. ， 2016 ， 116 （ 7 ）： 4558 - 4596 . doi: 10.1021/acs.chemrev.5b00715 http://dx.doi.org/10.1021/acs.chemrev.5b00715

MA S ， CAI M L ， CHENG T ， et al . Two-dimensional organic-inorganic hybrid perovskite： from material properties to device applications ［J］. Sci. China Mater. ， 2018 ， 61 （ 10 ）： 1257 - 1277 . doi: 10.1007/s40843-018-9294-5 http://dx.doi.org/10.1007/s40843-018-9294-5

HU T ， SMITH M D ， DOHNER E R ， et al . Mechanism for broadband white-light emission from two-dimensional （110） hybrid perovskites ［J］. J. Phys. Chem. Lett. ， 2016 ， 7 （ 12 ）： 2258 - 2263 . doi: 10.1021/acs.jpclett.6b00793 http://dx.doi.org/10.1021/acs.jpclett.6b00793

ORTIZ-CERVANTES C ， CARMONA-MONROY P ， SOLIS-IBARRA D . Two-dimensional halide perovskites in solar cells： 2D or not 2D？［J］. ChemSusChem ， 2019 ， 12 （ 8 ）： 1560 - 1575 . doi: 10.1002/cssc.201802992 http://dx.doi.org/10.1002/cssc.201802992

MCCALL K M ， LIU Z F ， TRIMARCHI G ， et al . α-particle detection and charge transport characteristics in the A 3 M 2 I 9 defect perovskites（ A = Cs， Rb； M = Bi， Sb）［J］. ACS Photonics ， 2018 ， 5 （ 9 ）： 3748 - 3762 . doi: 10.1021/acsphotonics.8b00813 http://dx.doi.org/10.1021/acsphotonics.8b00813

KARUPPUSWAMY P ， BOOPATHI K M ， MOHAPATRA A ， et al . Role of a hydrophobic scaffold in controlling the crystallization of methylammonium antimony iodide for efficient lead-free perovskite solar cells ［J］. Nano Energy ， 2018 ， 45 ： 330 - 336 . doi: 10.1016/j.nanoen.2017.12.051 http://dx.doi.org/10.1016/j.nanoen.2017.12.051

UZURANO G ， KUWAHARA N ， SAITO T ， et al . Orientation control of 2D perovskite in 2D/3D heterostructure by templated growth on 3D perovskite ［J］. ACS Mater. Lett. ， 2022 ， 4 （ 2 ）： 378 - 384 . doi: 10.1021/acsmaterialslett.1c00709 http://dx.doi.org/10.1021/acsmaterialslett.1c00709

LIU P R ， YU S W ， XIAO S J . Research progress on two-dimensional（2D） halide organic-inorganic hybrid perovskites ［J］. Sustainable Energy Fuels ， 2021 ， 5 （ 16 ）： 3950 - 3978 . doi: 10.1039/d1se00589h http://dx.doi.org/10.1039/d1se00589h

CAO D H ， STOUMPOS C C ， FARHA O K ， et al . 2D homologous perovskites as light-absorbing materials for solar cell applications ［J］. J. Am. Chem. Soc. ， 2015 ， 137 （ 24 ）： 7843 - 7850 . doi: 10.1021/jacs.5b03796 http://dx.doi.org/10.1021/jacs.5b03796

SMITH I C ， HOKE E T ， SOLIS-IBARRA D ， et al . A layered hybrid perovskite solar-cell absorber with enhanced moisture stability ［J］. Angew. Chem. Int. Ed. ， 2014 ， 53 （ 42 ）： 11232 - 11235 . doi: 10.1002/anie.201406466 http://dx.doi.org/10.1002/anie.201406466

PARITMONGKOL W ， DAHOD N S ， STOLLMANN A ， et al . Synthetic variation and structural trends in layered two-dimensional alkylammonium lead halide perovskites ［J］. Chem. Mater. ， 2019 ， 31 （ 15 ）： 5592 - 5607 . doi: 10.1021/acs.chemmater.9b01318 http://dx.doi.org/10.1021/acs.chemmater.9b01318

AHMAD S ， FU P ， YU S W ， et al . Dion-Jacobson phase 2D layered perovskites for solar cells with ultrahigh stability ［J］. Joule ， 2019 ， 3 （ 3 ）： 794 - 806 . doi: 10.1016/j.joule.2018.11.026 http://dx.doi.org/10.1016/j.joule.2018.11.026

MAO L L ， KE W J ， PEDESSEAU L ， et al . Hybrid Dion-Jacobson 2D lead iodide perovskites ［J］. J. Am. Chem. Soc. ， 2018 ， 140 （ 10 ）： 3775 - 3783 . doi: 10.1021/jacs.8b00542 http://dx.doi.org/10.1021/jacs.8b00542

NAZARENKO O ， KOTYRBA M R ， WÖRLE M ， et al . Luminescent and photoconductive layered lead halide perovskite compounds comprising mixtures of cesium and guanidinium cations ［J］. Inorg. Chem. ， 2017 ， 56 （ 19 ）： 11552 - 11564 . doi: 10.1021/acs.inorgchem.7b01204 http://dx.doi.org/10.1021/acs.inorgchem.7b01204

SOE C M M ， STOUMPOS C C ， KEPENEKIAN M ， et al . New type of 2D perovskites with alternating cations in the interlayer space，（C（NH 2 ） 3 ）（CH 3 NH 3 ） n Pb n I 3 n +1 ： structure， properties， and photovoltaic performance ［J］. J. Am. Chem. Soc. ， 2017 ， 139 （ 45 ）： 16297 - 16309 .

HONG X ， ISHIHARA T ， NURMIKKO A V . Dielectric confinement effect on excitons in PbI 4 -based layered semiconductors ［J］. Phys. Rev. B ， 1992 ， 45 （ 12 ）： 6961 - 6964 . doi: 10.1103/physrevb.45.6961 http://dx.doi.org/10.1103/physrevb.45.6961

GUO Z ， WU X X ， ZHU T ， et al . Electron-phonon scattering in atomically thin 2D perovskites ［J］. ACS Nano ， 2016 ， 10 （ 11 ）： 9992 - 9998 . doi: 10.1021/acsnano.6b04265 http://dx.doi.org/10.1021/acsnano.6b04265

DAMMAK T ， KOUBAA M ， BOUKHEDDADEN K ， et al . Two-dimensional excitons and photoluminescence properties of the organic/inorganic （4-FC 6 H 4 C 2 H 4 NH 3 ） 2 ［PbI 4 ］ nanomaterial ［J］. J. Phys. Chem. C ， 2009 ， 113 （ 44 ）： 19305 - 19309 . doi: 10.1021/jp9057934 http://dx.doi.org/10.1021/jp9057934

TRAORE B ， PEDESSEAU L ， ASSAM L ， et al . Composite nature of layered hybrid perovskites： assessment on quantum and dielectric confinements and band alignment ［J］. ACS Nano ， 2018 ， 12 （ 4 ）： 3321 - 3332 . doi: 10.1021/acsnano.7b08202 http://dx.doi.org/10.1021/acsnano.7b08202

ZIBOUCHE N ， ISLAM M S . Structure-electronic property relationships of 2D Ruddlesden‐Popper tin- and lead-based iodide perovskites ［J］. ACS Appl. Mater. Interfaces ， 2020 ， 12 （ 13 ）： 15328 - 15337 .

WANG K ， WU C C ， YANG D ， et al . Quasi-two-dimensional halide perovskite single crystal photodetector ［J］. ACS Nano ， 2018 ， 12 （ 5 ）： 4919 - 4929 . doi: 10.1021/acsnano.8b01999 http://dx.doi.org/10.1021/acsnano.8b01999

SICHERT J A ， TONG Y ， MUTZ N ， et al . Quantum size effect in organometal halide perovskite nanoplatelets ［J］. Nano Lett. ， 2015 ， 15 （ 10 ）： 6521 - 6527 . doi: 10.1021/acs.nanolett.5b02985 http://dx.doi.org/10.1021/acs.nanolett.5b02985

LIU J X ， LENG J ， WU K F ， et al . Observation of internal photoinduced electron and hole separation in hybrid two-dimentional perovskite films ［J］. J. Am. Chem. Soc. ， 2017 ， 139 （ 4 ）： 1432 - 1435 . doi: 10.1021/jacs.6b12581 http://dx.doi.org/10.1021/jacs.6b12581

LI M L ， GAO Q G ， LIU P ， et al . Amplified spontaneous emission based on 2D Ruddlesden-Popper perovskites ［J］. Adv. Funct. Mater. ， 2018 ， 28 （ 17 ）： 1707006-1-9 .

ZHANG H H ， LIAO Q ， WU Y S ， et al . 2D Ruddlesden-Popper perovskites microring laser array ［J］. Adv. Mater. ， 2018 ， 30 （ 15 ）： 1706186-1-8 .

BLANCON J C ， TSAI H ， NIE W ， et al . Extremely efficient internal exciton dissociation through edge states in layered 2D perovskites ［J］. Science ， 2017 ， 355 （ 6331 ）： 1288 - 1292 . doi: 10.1126/science.aal4211 http://dx.doi.org/10.1126/science.aal4211

EVEN J ， PEDESSEAU L ， KATAN C . Understanding quantum confinement of charge carriers in layered 2D hybrid perovskites ［J］. ChemPhysChem ， 2014 ， 15 （ 17 ）： 3733 - 3741 . doi: 10.1002/cphc.201402428 http://dx.doi.org/10.1002/cphc.201402428

GUO P J ， HUANG W ， STOUMPOS C C ， et al . Hyperbolic dispersion arising from anisotropic excitons in two-dimensional perovskites ［J］. Phys. Rev. Lett. ， 2018 ， 121 （ 12 ）： 127401-1-6 . doi: 10.1103/physrevlett.121.127401 http://dx.doi.org/10.1103/physrevlett.121.127401

FANG C ， XU M ， MA J Q ， et al . Large optical anisotropy in two-dimensional perovskite ［CH（NH 2 ） 2 ］［C（NH 2 ） 3 ］ PbI 4 with corrugated inorganic layers ［J］. Nano Lett. ， 2020 ， 20 （ 4 ）： 2339 - 2347 . doi: 10.1021/acs.nanolett.9b04777 http://dx.doi.org/10.1021/acs.nanolett.9b04777

SPANOPOULOS I ， HADAR I ， KE W J ， et al . Uniaxial expansion of the 2D Ruddlesden‐Popper perovskite family for improved environmental stability ［J］. J. Am. Chem. Soc. ， 2019 ， 141 （ 13 ）： 5518 - 5534 . doi: 10.1021/jacs.9b01327 http://dx.doi.org/10.1021/jacs.9b01327

RAGHAVAN C M ， CHEN T P ， LI S S ， et al . Low-threshold lasing from 2D homologous organic-inorganic hybrid Ruddlesden‐Popper perovskite single crystals ［J］. Nano Lett. ， 2018 ， 18 （ 5 ）： 3221 - 3228 .

XIAO X ， DAI J ， FANG Y J ， et al . Suppressed ion migration along the in-plane direction in layered perovskites ［J］. ACS Energy Lett. ， 2018 ， 3 （ 3 ）： 684 - 688 . doi: 10.1021/acsenergylett.8b00047 http://dx.doi.org/10.1021/acsenergylett.8b00047

ZHENG H Y ， LIU G Z ， ZHU L Z ， et al . The effect of hydrophobicity of ammonium salts on stability of quasi-2D perovskite materials in moist condition ［J］. Adv. Energy Mater. ， 2018 ， 8 （ 21 ）： 1800051-1-8 . doi: 10.1002/aenm.201800051 http://dx.doi.org/10.1002/aenm.201800051

LIN Y ， BAI Y ， FANG Y J ， et al . Enhanced thermal stability in perovskite solar cells by assembling 2D/3D stacking structures ［J］. J. Phys. Chem. Lett. ， 2018 ， 9 （ 3 ）： 654 - 658 . doi: 10.1021/acs.jpclett.7b02679 http://dx.doi.org/10.1021/acs.jpclett.7b02679

HAN T H ， LEE J W ， CHOI Y J ， et al . Surface-2D/bulk-3D heterophased perovskite nanograins for long-term-stable light-emitting diodes ［J］. Adv. Mater. ， 2020 ， 32 （ 1 ）： 1905674-1-10 . doi: 10.1002/adma.202070007 http://dx.doi.org/10.1002/adma.202070007

CHO J ， DUBOSE J T ， LE A N T ， et al . Suppressed halide ion migration in 2D lead halide perovskites ［J］. ACS Mater. Lett. ， 2020 ， 2 （ 6 ）： 565 - 570 . doi: 10.1021/acsmaterialslett.0c00124 http://dx.doi.org/10.1021/acsmaterialslett.0c00124

HUANG Z R ， PROPPE A H ， TAN H R ， et al . Suppressed ion migration in reduced-dimensional perovskites improves operating stability ［J］. ACS Energy Lett. ， 2019 ， 4 （ 7 ）： 1521 - 1527 . doi: 10.1021/acsenergylett.9b00892 http://dx.doi.org/10.1021/acsenergylett.9b00892

ZHANG F ， LU H P ， TONG J H ， et al . Advances in two-dimensional organic-inorganic hybrid perovskites ［J］. Energy Environ. Sci. ， 2020 ， 13 （ 4 ）： 1154 - 1186 . doi: 10.1039/c9ee03757h http://dx.doi.org/10.1039/c9ee03757h

ZHAO R Y ， SABATINI R P ， ZHU T ， et al . Rigid conjugated diamine templates for stable Dion-Jacobson-type two-dimensional perovskites ［J］. J. Am. Chem. Soc. ， 2021 ， 143 （ 47 ）： 19901 - 19908 . doi: 10.1021/jacs.1c09515 http://dx.doi.org/10.1021/jacs.1c09515

ZHANG Q ， DUAN J ， GUO Q ， et al . Thermal-triggered dynamic disulfide bond self-heals inorganic perovskite solar cells ［J］. Angew. Chem. Int. Ed. ， 2022 ， 61 （ 8 ）： e202116632 . doi: 10.1002/anie.202116632 http://dx.doi.org/10.1002/anie.202116632

CAO D H ， STOUMPOS C C ， YOKOYAMA T ， et al . Thin films and solar cells based on semiconducting two-dimensional Ruddlesden‐Popper （CH 3 （CH 2 ） 3 NH 3 ） 2 （CH 3 NH 3 ） n -1 Sn n I 3 n +1 perovskites ［J］. ACS Energy Lett. ， 2017 ， 2 （ 5 ）： 982 - 990 . doi: 10.1021/acsenergylett.7b00202 http://dx.doi.org/10.1021/acsenergylett.7b00202

CHENG G Q ， WANG J ， YANG R ， et al . Tuning crystal orientation and charge transport of quasi-2D perovskites via halogen-substituted benzylammonium for efficient solar cells ［J］. J. Energy Chem. ， 2022 ， 66 ： 205 - 209 . doi: 10.1016/j.jechem.2021.07.033 http://dx.doi.org/10.1016/j.jechem.2021.07.033

ZHAO F Y ， REN A B ， LI P H ， et al . Toward continuous-wave pumped metal halide perovskite lasers： strategies and challenges ［J］. ACS Nano ， 2022 ， 16 （ 5 ）： 7116 - 7143 . doi: 10.1021/acsnano.1c11539 http://dx.doi.org/10.1021/acsnano.1c11539

SONG J N ， ZHOU G Q ， CHEN W ， et al . Unraveling the crystallization kinetics of 2D perovskites with sandwich-type structure for high-performance photovoltaics ［J］. Adv. Mater. ， 2020 ， 32 （ 36 ）： 2002784-1-10 .

XU Y K ， WANG M ， LEI Y T ， et al . Crystallization kinetics in 2D perovskite solar cells ［J］. Adv. Energy Mater. ， 2020 ， 10 （ 43 ）： 2002558-1-18 . doi: 10.1002/aenm.202002558 http://dx.doi.org/10.1002/aenm.202002558

ZHANG J J ， ZHANG L Y ， LI X H ， et al . Binary solvent engineering for high-performance two-dimensional perovskite solar cells ［J］. ACS Sustainable Chem. Eng. ， 2019 ， 7 （ 3 ）： 3487 - 3495 . doi: 10.1021/acssuschemeng.8b05734 http://dx.doi.org/10.1021/acssuschemeng.8b05734

HAMILL J C JR ， SCHWARTZ J ， LOO Y L . Influence of solvent coordination on hybrid organic-inorganic perovskite formation ［J］. ACS Energy Lett. ， 2018 ， 3 （ 1 ）： 92 - 97 . doi: 10.1021/acsenergylett.7b01057 http://dx.doi.org/10.1021/acsenergylett.7b01057

QIU J ， XIA Y D ， CHEN Y H ， et al . Management of crystallization kinetics for efficient and stable low-dimensional Ruddlesden‐Popper（LDRP） lead-free perovskite solar cells ［J］. Adv. Sci. ， 2019 ， 6 （ 1 ）： 1800793-1-7 .

YANG D ， YANG R X ， REN X D ， et al . Hysteresis-suppressed high-efficiency flexible perovskite solar cells using solid-state ionic-liquids for effective electron transport ［J］. Adv. Mater. ， 2016 ， 28 （ 26 ）： 5206 - 5213 . doi: 10.1002/adma.201600446 http://dx.doi.org/10.1002/adma.201600446

PENG X F ， YANG X H ， LIU D T ， et al . Targeted distribution of passivator for polycrystalline perovskite light-emitting diodes with high efficiency ［J］. ACS Energy Lett. ， 2021 ， 6 （ 12 ）： 4187 - 4194 . doi: 10.1021/acsenergylett.1c01753 http://dx.doi.org/10.1021/acsenergylett.1c01753

LIU Z ， QIU W D ， PENG X M ， et al . Perovskite light-emitting diodes with EQE exceeding 28% through a synergetic dual-additive strategy for defect passivation and nanostructure regulation ［J］. Adv. Mater. ， 2021 ， 33 （ 43 ）： 2103268-1-9 . doi: 10.1002/adma.202103268 http://dx.doi.org/10.1002/adma.202103268

ZHANG X Q ， WU G ， YANG S D ， et al . Vertically oriented 2D layered perovskite solar cells with enhanced efficiency and good stability ［J］. Small ， 2017 ， 13 （ 33 ）： 1700611-1-8 . doi: 10.1002/smll.201700611 http://dx.doi.org/10.1002/smll.201700611

LI Z M ， LIU N ， MENG K ， et al . A new organic interlayer spacer for stable and efficient 2D Ruddlesden-Popper perovskite solar cells ［J］. Nano Lett. ， 2019 ， 19 （ 8 ）： 5237 - 5245 . doi: 10.1021/acs.nanolett.9b01652 http://dx.doi.org/10.1021/acs.nanolett.9b01652

HUANG F ， SIFFALOVIC P ， LI B ， et al . Controlled crystallinity and morphologies of 2D Ruddlesden-Popper perovskite films grown without anti-solvent for solar cells ［J］. Chem. Eng. J. ， 2020 ， 394 ： 124959-1 - 8 . doi: 10.1016/j.cej.2020.124959 http://dx.doi.org/10.1016/j.cej.2020.124959

FU W F ， WANG J ， ZUO L J ， et al . Two-dimensional perovskite solar cells with 14.1% power conversion efficiency and 0.68% external radiative efficiency ［J］. ACS Energy Lett. ， 2018 ， 3 （ 9 ）： 2086 - 2093 . doi: 10.1021/acsenergylett.8b01181 http://dx.doi.org/10.1021/acsenergylett.8b01181

WANG J F ， LUO S Q ， LIN Y ， et al . Templated growth of oriented layered hybrid perovskites on 3D-like perovskites ［J］. Nat. Commun. ， 2020 ， 11 （ 1 ）： 582-1-9 . doi: 10.1038/s41467-019-13856-1 http://dx.doi.org/10.1038/s41467-019-13856-1

TSAI H ， NIE W Y ， BLANCON J C ， et al . High-efficiency two-dimensional Ruddlesden-Popper perovskite solar cells ［J］. Nature ， 2016 ， 536 （ 7616 ）： 312 - 316 . doi: 10.1038/nature18306 http://dx.doi.org/10.1038/nature18306

YANG B ， WANG M ， HU X F ， et al . Highly efficient semitransparent CsPbIBr 2 perovskite solar cells via low-temperature processed In 2 S 3 as electron-transport-layer ［J］. Nano Energy ， 2019 ， 57 ： 718 - 727 . doi: 10.1016/j.nanoen.2018.12.097 http://dx.doi.org/10.1016/j.nanoen.2018.12.097

LUO C ， ZHENG G H J ， GAO F ， et al . Facet orientation tailoring via 2D-seed-induced growth enables highly efficient and stable perovskite solar cells ［J］. Joule ， 2022 ， 6 （ 1 ）： 240 - 257 . doi: 10.1016/j.joule.2021.12.006 http://dx.doi.org/10.1016/j.joule.2021.12.006

ZHAO C Y ， QIN C J . Quasi-2D lead halide perovskite gain materials toward electrical pumping laser ［J］. Nanophotonics ， 2020 ， 10 （ 8 ）： 2167 - 2180 . doi: 10.1515/nanoph-2020-0630 http://dx.doi.org/10.1515/nanoph-2020-0630

LI J Z ， ZHANG L ， CHU Z M ， et al . Amplified spontaneous emission with a low threshold from quasi-2D perovskite films via phase engineering and surface passivation ［J］. Adv. Opt. Mater. ， 2022 ， 10 （ 6 ）： 2102563-1-9 . doi: 10.1002/adom.202102563 http://dx.doi.org/10.1002/adom.202102563

ROY P K ， ULAGANATHAN R K ， RAGHAVAN C M ， et al . Unprecedented random lasing in 2D organolead halide single-crystalline perovskite microrods ［J］. Nanoscale ， 2020 ， 12 （ 35 ）： 18269 - 18277 . doi: 10.1039/d0nr01171a http://dx.doi.org/10.1039/d0nr01171a

LIANG Y ， SHANG Q Y ， WEI Q ， et al . Lasing from mechanically exfoliated 2D homologous Ruddlesden-Popper perovskite engineered by inorganic layer thickness ［J］. Adv. Mater. ， 2019 ， 31 （ 39 ）： 1903030-1-8 . doi: 10.1002/adma.201903030 http://dx.doi.org/10.1002/adma.201903030

ZHANG H B ， HU Y Z ， WEN W ， et al . Room-temperature continuous-wave vertical-cavity surface-emitting lasers based on 2D layered organic-inorganic hybrid perovskites ［J］. APL Mater. ， 2021 ， 9 （ 7 ）： 071106-1-8 . doi: 10.1063/5.0052458 http://dx.doi.org/10.1063/5.0052458

BOOKER E P ， PRICE M B ， BUDDEN P J ， et al . Vertical cavity biexciton lasing in 2D dodecylammonium lead iodide perovskites ［J］. Adv. Opt. Mater. ， 2018 ， 6 （ 21 ）： 1800616-1-5 . doi: 10.1002/adom.201800616 http://dx.doi.org/10.1002/adom.201800616

LI Y ， ROGER J ， ALLEGRO I ， et al . Lasing from laminated quasi-2D/3D perovskite planar heterostructures ［J］. Adv. Funct. Mater. ， 2022 ， 32 （ 27 ）： 2200772-1-8 . doi: 10.1002/adfm.202200772 http://dx.doi.org/10.1002/adfm.202200772

JIA Y F ， KERNER R A ， GREDE A J ， et al . Continuous-wave lasing in an organic-inorganic lead halide perovskite semiconductor ［J］. Nat. Photonics ， 2017 ， 11 （ 12 ）： 784 - 788 . doi: 10.1038/s41566-017-0047-6 http://dx.doi.org/10.1038/s41566-017-0047-6

BRENNER P ， BAR-ON O ， JAKOBY M ， et al . Continuous wave amplified spontaneous emission in phase-stable lead halide perovskites ［J］. Nat. Commun. ， 2019 ， 10 （ 1 ）： 988-1-7 . doi: 10.1038/s41467-019-08929-0 http://dx.doi.org/10.1038/s41467-019-08929-0

HSIEH Y H ， HSU B W ， PENG K N ， et al . Perovskite quantum dot lasing in a gap-plasmon nanocavity with ultralow threshold ［J］. ACS Nano ， 2020 ， 14 （ 9 ）： 11670 - 11676 . doi: 10.1021/acsnano.0c04224 http://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c04224

QIN C J ， SANDANAYAKA A S D ， ZHAO C Y ， et al . Stable room-temperature continuous-wave lasing in quasi-2D perovskite films ［J］. Nature ， 2020 ， 585 （ 7823 ）： 53 - 57 . doi: 10.1038/s41586-020-2621-1 http://dx.doi.org/10.1038/s41586-020-2621-1

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