维尔纽斯大学钙钛矿激光结构稳定运行超过400 million次脉冲

在 发表于 《先进光学材料》的一项研究中，维尔纽斯大学（VU）的研究人员展示了基于钙钛矿的激光结构，其在超过 4 亿次脉冲下保持稳定性能。他们的发现解决了限制钙钛矿实际应用的主要挑战之一：不稳定性。这些半导体材料可能在下一代光学技术中发挥重要作用，但它们容易降解的特性长期以来一直给全球研究人员带来挑战。

一种前景广阔的材料

从某种意义上说，钙钛矿可以与石墨烯相提并论。与钙钛矿一样，石墨烯因其潜力在实验室中被研究了多年，之后工业界才最终开始使用它。如今，它已广泛应用于太阳能、电子和电池领域。钙钛矿可能具有更大的潜力，但它们有一个重大缺点：极不稳定，在潮湿环境中会迅速降解。

科学家们正在努力寻找克服这些障碍、释放钙钛矿潜力的方法。这些研究人员中包括维尔纽斯大学博士生兼初级研究员 Abdul Mannan Majeed 和 Patrik Ščajev 博士。

“钙钛矿目前很受欢迎，因为它们很容易通过浇铸法生产。关于这一主题已经发表了不少论文，包括在一些非常好的期刊上。我们决定采用相同的旋涂法在氮气氛围中制备我们自己的钙钛矿，但降低铅含量，用锌替代部分铅，”Ščajev 说。

一个复杂而精细的过程

样品制成后，需要进行适当的测试，为此 Ščajev 求助于同事 Augustas Vaitkevičius 博士。Vaitkevičius 使用高分辨率共聚焦显微镜进行实验，这种技术利用光来观察钙钛矿如何将辐射发射回来。

"这种发射光首先取决于材料的化学性质和成分。这是衡量环境如何影响钙钛矿的一种方法。通过这些测试，我们可以更好地了解降解在何处、何时发生得更快或更慢，哪些位置会降解、哪些不会，等等。换句话说，我们检验同事们制备的钙钛矿是否确实具备我们预期的性能，" Vaitkevičius 解释道。

钙钛矿挑剔的化学成分使测试过程变得相当棘手。这些材料容易从空气中吸收水分然后溶解，因为水会改变它们的化学性质，使其用途不如预期。处理如此脆弱的材料需要合适的工具。在本例中，Vaitkevičius 使用了一套多模式显微镜系统，其中一种模式是激光扫描。

"激光通过物镜照射到样品上，并聚焦到钙钛矿层所在的单个点上。这个光斑的宽度大约相当于一根人类头发。我们的目标是测量不同样品中钙钛矿的稳定性，这些样品在密度、储存条件等方面各不相同。这篇论文专门描述了在不同条件下储存的钙钛矿的性质，"他说道。

尽管如此，测量本身只是一个更漫长过程的开端。最困难的部分是弄清楚这些数据究竟意味着什么。

"当你进行测量时，你只是在使用现有的设备和软件。但弄清楚究竟什么发生了变化、什么没有变化，才是一个有趣得多的挑战。你观察、分析、与同事的研究结果进行比较，并翻阅文献寻找答案。这是一个缓慢而艰苦的过程，"Vaitkevičius 强调说。

分析花费了数周时间，但结果证明这些努力是值得的。事实证明，钙钛矿样品表现出了研究人员所期望的特性。

"利用 Vaitkevičius 的共聚焦发光测量，我们发现了受激发射的起始与发光强度及发射波长改善之间的关联。随后，利用干涉激光烧蚀，我们在钙钛矿上形成了 DFB 光栅，所得钙钛矿样品表现出良好的稳定性以及窄发射线。这正是我们所追求的，"Ščajev 说。

对钙钛矿的研究远未结束。在它们能够投入全面实际应用之前，还有很长的路要走。即便如此，VU 的研究人员仍着眼于长远，一步步朝着最终目标努力：将钙钛矿引入工程领域以及更广泛的现代技术中。

出版详情

Abdul Mannan Majeed 等，《高稳定性溶液法制备的 CsZnPbI₃ 钙钛矿分布反馈激光器》，Advanced Optical Materials (2025)。DOI: 10.1002/adom.202501896

这篇报道的幕后团队是谁？

Sadie Harley

生命科学与生态学理学学士。具备微生物实验室背景，并拥有石油、天然气和可再生能源行业的医药新闻经验。 完整简介 →

Robert Egan

数学生物学学士，创意写作硕士。游历广泛，对科学与语言有着独到的见解。 完整简介 →

引用： 钙钛矿激光器在4亿次脉冲下保持稳定性能（2026年10月21日） 检索于2026年10月21日 来自https://phys.org/news/2026-10-perovskite-laser-stable-million-pulses.html

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