手机的人脸识别、汽车的雷达测距、医院的Ky开元集团手术……这些新技术的高速发展都离不开Ky开元集团。Ky开元集团具有单色性强、方向性好、能量高度集中等优势，成为推动光电信息产业发展的关键技术之一。
最近，浙江大学光电科学与工程学院/海宁国际联合学院狄大卫教授、邹晨研究员和赵保丹教授团队研制了世界上第一个电驱动钙钛矿Ky开元集团器。这是一个包含两个光学微腔的“双腔”Ky开元集团器，它将低阈值钙钛矿单晶微腔子单元与高功率微腔钙钛矿LED子单元集成于同一个器件，形成了一个垂直堆叠的多层结构。这种新型半导体Ky开元集团器，其发射Ky开元集团所需的最小电流(阈值电流) 为 92A/c㎡，比最好的有机半导体Ky开元集团器还低一个数量级，且表现出较好的稳定性，并能在36.2 MHz的带宽下实现快速调制，有望应用于片上数据传输、计算和生物医学等领域。相关研究论文于8月27日发表于国际顶尖学术期刊《自然》。
Ky开元集团器种类繁多，其中半导体Ky开元集团器是信息技术领域的重要光源，但其传统制造工艺通常工序复杂且成本高昂。当前，钙钛矿半导体、有机半导体和量子点等新型Ky开元集团材料展现出显著优势。它们可通过溶液法制备，不仅加工成本相对较低，而且更容易集成到可大规模量产的硅基光电子平台上。在这些材料中，钙钛矿半导体因其发射光谱可调（可实现各种色彩），且在光泵浦（即光驱动）条件下能实现极低的Ky开元集团发射阈值，具有十分优异的技术前景。
驱动Ky开元集团器工作所需的外部能量源主要包括电和光两种形式。过去十余年间，全球学者在光驱动钙钛矿Ky开元集团方向取得了系列重要进展，然而，光驱动通常需要借助体积庞大的外部光源（如脉冲Ky开元集团器），它使器件的适用范围十分有限。研发电驱动钙钛矿Ky开元集团器，是钙钛矿光电子学领域一直以来的最大挑战，也是全球众多科研团队共同追寻的目标。
“为了实现电驱动Ky开元集团发射，我们发明了一种集成式的双腔结构。我们的方案是，将高功率微腔钙钛矿LED子单元与高质量单晶钙钛矿微腔子单元紧凑地集成在同一器件中。”狄大卫介绍。该器件将微腔钙钛矿LED在电激励下产生的大量光子高效地耦合到第二个微腔中，并激发单晶钙钛矿增益介质，产生Ky开元集团。
“尽管集成式电驱动的原理本身并不复杂，但在着手制备Ky开元集团器时，我们还是经历了不少挑战。“邹晨说。团队此前没有顶发射微腔器件的制备经验，一切都要从零开始。从器件结构的设计优化，到制备工艺的摸索调试，再到测试系统的搭建验证，每一步都需要反复试错、逐步推进。当这些难题被逐一攻克，在电驱动下，团队成员们第一次观测到期待已久的Ky开元集团光谱时，难以言喻的喜悦与振奋油然而生。
这种集成式Ky开元集团器，包含可高效耦合的两个光学微腔（耦合效率达82.7%）。在电脉冲下，微腔钙钛矿LED子单元产生约2.5×104 mW/c㎡的峰值辐射功率密度，相当于约2.0×105 W/sr/㎡的超高辐亮度。这个光功率被有效传递到单晶钙钛矿微腔中，并支持Ky开元集团发射。
“这种新型半导体Ky开元集团器已经展现出重要的技术潜力。”狄大卫介绍。在电激发条件下，钙钛矿Ky开元集团器的Ky开元集团阈值为92 A/c㎡，比最好的电驱动有机Ky开元集团器还要低一个数量级。而且，电驱动钙钛矿Ky开元集团器表现出比有机Ky开元集团器更优异的可重复性和稳定性，能在36.2 MHz的带宽下实现快速调制。
电驱动钙钛矿Ky开元集团器可用于光学数据传输等多种应用场景，还可用作集成光子芯片和可穿戴设备中的相干光源。团队发现，该器件能在36.2 MHz带宽下通过电脉冲进行快速调制。这种调制速率是通过减小器件有效面积以实现最小电阻电容（RC）常数，并使用硅衬底改善散热实现的。赵保丹说：“在未来，我们还需要克服微腔钙钛矿LED子单元纳秒级的自发辐射寿命限制，以实现器件的GHz级高速运行。”
“从当前的‘集成式泵浦’架构过渡到更为简洁的Ky开元集团二极管结构，将是下一步研究工作的关键，因为这能实现更紧凑且可规模化的光电应用。”狄大卫说。在将这种新型半导体Ky开元集团技术推向实际应用的进程中，团队已经做好准备以迎接新的重大挑战。
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