一种基于微流通道的全无机钙钛矿液体激光器的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种基于微流通道的全无机钙钛矿液体激光器的制备方法，属于光电信息技术领域，包括以下步骤：利用热注入法制备十二烷基苯磺酸配体的全无机卤素钙钛矿CsPbBr3量子点分散液；利用微控系统在PMMA基板上刻出U形流道；将基板和键合板进行超声清洗、干燥和N20等离子处理；处理光纤；纤芯放置到流道之中，并使键合板基板进行真空热压封装；粘结钢针作为流道出入口，将量子点分散液注入进微流通道。制备的钙钛矿液体激光器实现回音壁模式激光。本发明专利技术提供的方法操作简便高效，实现的激光性能优异，有效弥补了现有光通信领域技术中液体激光器的激光阈值高，激光角模式数多，高功率下工作稳定性低的短板。高功率下工作稳定性低的短板。高功率下工作稳定性低的短板。

【技术实现步骤摘要】
一种基于微流通道的全无机钙钛矿液体激光器的制备方法


[0001]本专利技术属于光电信息
，具体涉及一种基于微流通道的全无机钙钛矿液体激光器的制备方法。

技术介绍

[0002]光流控激光器是一种集成了微腔、微流通道和液体增益介质的新兴技术。它在新型光子器件中有广泛的应用，如片上可调谐相干光源和生物控制激光器和灵敏分析生物分子。基于半导体胶体量子点（QDs）的光子器件由于其易于处理、宽波长范围的光谱可调性和潜在的低温度不敏感激光阈值而引起了人们的广泛关注。
[0003]相比与由增益材料紧密堆叠而成的固态激光器，液体激光器展示出独特的特性：由于微流技术和光子学的结合，为高度集成的微型光电设备的发展提供了新方案，在光电信息通讯，光加密、激光探测器，等光电信息应用领域有很大的潜力。
[0004]液相增益介质是组成液体激光器的关键元件，其迭代对光流控技术的发展至关重要。最初，将荧光染料作为液体增益介质已被广泛研究。在这些染料液体激光器中，需要复杂的泵浦和操作配置来克服染料增益介质在静止状态下向非荧光分子的不可逆转换。即便如此，染料分子在光激发过程中还会逐渐光降解，导致增益效率降低，需要周期性地更换溶液。近年来，一些报道研究了将基于CdSe的量子点用于液体激光增益介质的可能性，然而，由于增益系数相对较低，这些器件的泵浦阈值过高，无法适用于实际应用。因此，很有必要去寻求新的液相增益介质用于发展高性能的液体激光器。
[0005]无机卤化铅钙钛矿纳米晶体是近年来兴起的一类新型激光材料。与传统的基于CdSe的NCs相比，无机卤化铅钙钛矿纳米晶体具有更大的增益系数和更高的缺陷耐受性，这使得无机卤化铅钙钛矿纳米晶体成为一种潜在的液体增益介质。然而在过去几年中，尽管基于无机卤化铅钙钛矿纳米晶体的固体激光器的开发取得了重大进展，但基于无机卤化铅钙钛矿纳米晶体的液体激光器却迟迟未能实现。
[0006]2014年研究提出了一个理想的具有单分子层增益的光流控激光器，但由于当时的半导体时代技术限制，技术上没有取得优异的成果。但提出的固液混合激光器模型可以实现高质量的回廊型激光，且为流控技术提出了新的可能。在作为新型半导体钙钛矿被引入的现今，具有高增益、高重吸收系数、长载流子寿命的钙钛矿材料可以较好的契合该形状模型，制备出高出预期效果的液体激光器。2019年经实验得出使用十二烷基苯磺酸作为配体材料进行钙钛矿量子点的制备可以提高材料的保存时间，以及提高材料的发光性能。

技术实现思路

[0007]为了解决现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种基于微流通道的全无机钙钛矿液体激光器的制备方法。
[0008]本专利技术解决了现有技术中液体激光器的激光阈值高，激光模式数多，高功率下工作稳定性低的短板，具体技术方案包括以下步骤：
[0009]一种基于微流通道的全无机钙钛矿液体激光器的制备方法，包括以下步骤：
[0010]步骤1：制备十二烷基苯磺酸配体的全无机卤素钙钛矿CsPbBr3量子点分散液；
[0011]步骤2：在PMMA基板上刻出U形流道；
[0012]步骤3：将基板和键合板进行超声清洗、干燥和N20等离子处理；
[0013]步骤4：将SiO2纤芯放置到流道之中，用键合板对基板进行真空热压封装，制成带有微流通道的芯片；
[0014]步骤5：在微流通道上粘结钢针作为流道出入口，并将量子点分散液注入进微流通道，制备成钙钛矿液体激光器，实现回音壁模式激光。
[0015]进一步的，所述全无机卤素钙钛矿CsPbBr3量子点分散液的浓度不低于133.0 mg
·
mL
‑1。
[0016]进一步的，所述U形流道的横截面尺寸不大于250*250
ꢀµ
m2。
[0017]进一步的，所述步骤3具体为，基板和键合板用去离子水在50 ℃超声清洗3次，每次15分钟；再在真空干燥箱中80 ℃干燥30分钟；后利用Plasma设备N20气体处理180秒，气体流量60 sccm，真空压力30 mTorr，等离子功率170 W。
[0018]进一步的，所述SiO2纤芯是将SiO2光纤去除包覆层后，用火焰拉伸法制得的表面光滑的SiO2纤芯。
[0019]进一步的，所述真空热压封装的升温速率为9 ℃/min，热压温度117 ℃，热压时间33秒，降温速率5 ℃/min，温度降至67 ℃取出。
[0020]进一步的，所述全无机卤素钙钛矿是矩形单晶。
[0021]进一步的，所述SiO2纤芯半径为12
ꢀµ
m~44
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m。
[0022]和现有技术相比，1、本专利技术提供的方法操作简便高效，容易用简单的设备实现；2、本专利技术制备了一种液体激光器，有效弥补了现有技术中液体激光器的激光阈值高，高功率下工作稳定性低的短板。
附图说明
[0023]图1为本专利技术利用微控系统在PMMA基板上制备微流芯片的流程示意图。
[0024]图2为本专利技术中注射有十二烷基苯磺酸（DBSA）配体的CsPbBr3量子点分散液的微流芯片的照片。
[0025]图3为本专利技术利用飞秒激光器激发所制备的液体激光器的照片。
[0026]图4为本专利技术在飞秒激光器激发的激光光谱及该专利技术在泵浦条件下的激光阈值表征。
[0027]图5为本专利技术在泵浦条件下的激光阈值表征，显示该专利技术在泵浦为22.7
µ
J
·
cm
‑2时实现激光。
[0028]图6为本专利技术通过更换微流芯片中不同尺寸的光纤得到的光谱，图中标注了自由光谱范围和激光模式数的相应变化。分别为光纤半径为44μm时，自由光谱半径为0.67nm。光纤半径为16μm时，自由光谱半径为1.83nm。光纤半径为12μm时，自由光谱半径为2.44nm。
[0029]图7为本专利技术用相同功率的飞秒激光激发制备的液体激光器和普通的固体薄膜光纤激光器得到的发光强度变化图。上方曲线为液体激光器归一化发光强度，下方曲线为固体激光器归一化发光强度。
具体实施方式
[0030]下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本专利技术，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
[0031]如图1所示，一种基于微流通道的全无机钙钛矿液体激光器采用以下方法制备：
[0032]步骤1：制备十二烷基苯磺酸配体的全无机卤素钙钛矿CsPbBr3量子点分散液；
[0033]步骤2：在PMMA基板上刻出U形流道；
[0034]步骤3：将基板和键合板进行超声清洗、干燥和N20等离子处理；
[0035]步骤4：将SiO2纤芯放置到流道之中，用键合板对基板进行真空热压封装，制成带有微流通道的芯片；
[0036]步骤5：在微流通道上粘结钢针作为流道出入口，并将量子点分散液注入进微流通道，制备本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于微流通道的全无机钙钛矿液体激光器的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：制备十二烷基苯磺酸配体的全无机卤素钙钛矿CsPbBr3量子点分散液；步骤2：在PMMA基板上刻出U形流道；步骤3：将基板和键合板进行超声清洗、干燥和N20等离子处理；步骤4：将SiO2纤芯放置到流道之中，用键合板对基板进行真空热压封装，制成带有微流通道的芯片；步骤5：在微流通道上粘结钢针作为流道出入口，并将量子点分散液注入进微流通道，制备成钙钛矿液体激光器，实现回音壁模式激光。2.根据权利要求1所述的基于微流通道的全无机钙钛矿液体激光器的制备方法，其特征在于：所述全无机卤素钙钛矿CsPbBr3量子点分散液的浓度不低于133.0 mg
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mL
‑1。3.根据权利要求1所述的基于微流通道的全无机钙钛矿液体激光器的制备方法，其特征在于：所述U形流道的横截面尺寸不大于250250
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m2。4.根据权利要求1所述的基于微流通道的全无机钙钛矿液体激光器的制备方法，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈沛然，吴昱廷，刘胜利，任银娟，王跃，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：