ハロゲン化物ペロブスカイトへのレーザーによる直接書き込み: メカニズムからアプリケーションまで

2024 年 3 月 22 日

(Nanowerkニュース) メタルハライドペロブスカイト優れた特性により、さまざまな半導体の中で「スター」材料となっています。オプトエレクトロニクス高いフォトルミネセンス（PL）量子収率（QY）、高い吸収係数、調整可能なバンドギャップ、長いキャリア拡散長、高い欠陥耐性などの特性があり、学界と産業界の両方から多大な注目を集めています。一方、DLW は光と物質の間の相互作用に基づいており、効率的で非接触、マスク不要、深さ分解能のマイクロパターニング技術です。これは通常、レーザービームと高解像度顕微鏡を組み合わせて出力焦点を最小限に抑えることによって実行されます。 DLW の解像度は、出力焦点の直径と材料の閾値応答に依存します。製造メカニズムと材料のしきい値応答に応じて、通常、最良の解像度は数ナノメートルから数百ナノメートルの間です。 DLW に関する研究はまた、光とペロブスカイトの間の相互作用メカニズムに関する基本的な理解を深め、性能が向上した光電子デバイスの設計への道を開きます。に掲載されたレビュー論文では、 光の先端と製造 (「ハロゲン化物ペロブスカイトへのレーザー直接書き込み：機構から応用まで」）、中国の南京師範大学未来光電子機能材料センターの Zhixing Gan 教授率いる科学者チームと共同研究者らは、ペロブスカイトに関する DLW の最近の研究の進歩をまとめました。ハロゲン化物ペロブスカイトへのレーザーによる直接書き込みの概略図: メカニズムからアプリケーションまでハロゲン化物ペロブスカイトへの直接レーザー書き込みの概略概要: メカニズムからアプリケーションまで。（画像：Light Advanced & Manufacturing）レーザーとペロブスカイトの間の具体的な相互作用メカニズムは、レーザーアブレーション、レーザー誘起結晶化、レーザー誘起イオン移動、レーザー誘起相分離、レーザー誘起光反応、およびその他のレーザー誘起遷移を含む 6 つの部分に分類されます。次に、ディスプレイ、光情報暗号化、太陽電池、LED、レーザー、光検出器、平面レンズなど、マイクロ/ナノパターンとアレイ構造を備えたペロブスカイトの応用に焦点を当てています。パターン化された構造の利点が強調されます。最後に、ペロブスカイトにおける DLW の現在の課題を展望し、将来の開発についての展望も提示します。レーザーは、高精度、非接触、簡単な操作、マスク不要という独自の利点を備え、半導体上のナノ/マイクロ構造を操作、製造、加工するための優れたツールです。ペロブスカイトの特殊な構造により、レーザーとペロブスカイトの間の異なる相互作用メカニズムに基づいた DLW が開発されました。詳細な相互作用メカニズムは、波長、パルス/CW、パワー、繰り返し率などのレーザーに敏感に依存するため、正確に制御されたナノまたはマイクロ構造を持つペロブスカイトを加工するための柔軟で強力なツールを提供します。多種多様な相互作用メカニズムにより、マイクロエレクトロニクス、フォトニクス、オプトエレクトロニクスにおけるさまざまなアプリケーションに対する DLW の大きな可能性が決まります。より安価で柔軟に制御可能な製造レーザーは、ペロブスカイトの優れた光電子特性と相まって、ペロブスカイト上の DLW に大きな応用可能性をもたらします。現在はまだ初期段階にあり、近い将来、基礎研究と産業界の需要の両方で大きなブームが起こることが予想されています。ペロブスカイト上での DLW の将来の開発には、DLW 技術の分解能、偏析相の存在時間、フレキシブル基板への微細パターニング技術など、いくつかの重要な技術的ボトルネックを解決する必要があります。ペロブスカイトのアプリケーションはほぼすべてをカバーしています。単一光子源、マイクロ/ナノレーザー、光検出器、光ゲート、光通信、導波路、非線形光学など、各種のオプトエレクトロニクスおよびフォトニック分野。したがって、単一のペロブスカイトチップに基づいて、さまざまな機能を備えたフォトニックデバイスを構築および統合することは非常に有望です。