Écriture laser directe sur pérovskites aux halogénures : des mécanismes aux applications

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Les pérovskites aux halogénures métalliques sont devenues des matériaux « vedettes » bien mérités parmi une variété de semi-conducteurs en raison de leurs excellentes propriétés optoélectroniques, telles que le rendement quantique (QY) de photoluminescence (PL), le coefficient d’absorption élevé, les bandes interdites accordables, les longues longueurs de diffusion des porteurs et une tolérance élevée aux défauts, attirant énormément l’attention du monde universitaire et de l’industrie. Parallèlement, le DLW, basé sur l’interaction entre la lumière et la matière, est une technique de micro-structuration efficace, sans contact, sans masque et à résolution profonde. Elle est généralement réalisée en couplant un faisceau laser avec un microscope haute résolution pour minimiser le point focal de sortie. La résolution du DLW dépend du diamètre du point focal de sortie et du seuil de réponse du matériau. En fonction des mécanismes de fabrication et des réponses aux seuils des matériaux, la meilleure résolution se situe généralement entre quelques centaines de nanomètres et quelques centaines de nanomètres. Les recherches sur le DLW approfondissent également la compréhension fondamentale des mécanismes d’interaction entre la lumière et les pérovskites, ouvrant ainsi la voie à la conception de dispositifs optoélectroniques aux performances améliorées.

dans une revue papier (https://doi.org/10.37188/lam.2024.004) Publié dans Lumière et fabrication avancées, une équipe de scientifiques dirigée par le professeur Zhixing Gan du Centre pour les futurs matériaux fonctionnels optoélectroniques de l’Université normale de Nanjing, en Chine, et ses collègues ont résumé les avancées récentes de la recherche DLW sur les pérovskites. Les mécanismes d’interaction particuliers entre le laser et la pérovskite sont classés en six parties, notamment l’ablation laser, la cristallisation induite par laser, la migration d’ions induite par laser, la ségrégation de phase induite par laser, la photoréaction induite par laser et d’autres transitions induites par laser. Ils se concentrent ensuite sur les applications de ces pérovskites avec des motifs micro/nano et des structures de réseau, telles que la visualisation, le cryptage optique des informations, les cellules solaires, les LED, les lasers, les photodétecteurs et les lentilles planaires. Les avantages des structures embouties sont mis en avant. Enfin, les défis actuels liés aux DLW dans les pérovskites sont discutés et les perspectives sur leur développement futur sont également présentées.

Le laser est un excellent outil pour manipuler, fabriquer et traiter des nanostructures/microstructures dans des semi-conducteurs avec des avantages uniques de haute précision, sans contact, facile à utiliser et sans masque. Les DLW ont été développés sur la base de différents mécanismes d’interaction entre le laser et les pérovskites en raison de la structure particulière des pérovskites. Le mécanisme d’interaction détaillé dépend de manière sensible du laser, tel que la longueur d’onde, l’impulsion/CW, la puissance et le taux de répétition, fournissant ainsi un outil flexible et puissant pour traiter les pérovskites avec des nanostructures ou des microstructures contrôlées avec précision. La grande variété de mécanismes d’interaction détermine le grand potentiel du DLW pour diverses applications en microélectronique, photonique et optoélectronique.

Une fabrication moins chère et des lasers contrôlables de manière flexible, ainsi que les propriétés optoélectroniques supérieures de la pérovskite, offriront un grand potentiel d’application pour le DLW dans les pérovskites. Il en est encore à ses balbutiements, et on s’attend à un énorme boom de la recherche fondamentale et de la demande industrielle dans un avenir proche. Pour le développement futur du DLW sur les pérovskites, certains goulots d’étranglement techniques cruciaux doivent être résolus, tels que la résolution de la technique DLW, le temps existant des phases ségréguées et la technique de micro-structuration pour les substrats flexibles, etc. Les applications des pérovskites couvrent presque tous les types de domaines optoélectroniques et photoniques, tels que la source de photons uniques, les micro/nanolasers, les photodétecteurs, les portes optiques, la communication optique, les guides d’ondes et l’optique non linéaire. Il est donc très prometteur de construire et d’intégrer des dispositifs photoniques dotés de différentes fonctions basés sur une seule puce pérovskite.

Informations de financement

Ce travail a été soutenu par la Fondation des sciences naturelles de la province du Shandong (ZR2021YQ32), le projet académique Taishan de la province du Shandong (tsqn201909117), la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (n° 61901222, 21802074 et 11604155), la Fondation des sciences naturelles du Jiangsu. Province (BK20190697).