导读 远东联邦大学 (FEFU) 的科学家与 ITMO 大学以及德国、和澳大利亚的大学的同事合作，开发了一种精确、快速和高质量的卤化物钙钛矿 (CH

远东联邦大学 (FEFU) 的科学家与 ITMO 大学以及德国、和澳大利亚的大学的同事合作，开发了一种精确、快速和高质量的卤化物钙钛矿 (CH 3 NH 3 PbI)激光加工方法3 )、有前途的太阳能、光电子和超材料发光材料。钙钛矿由飞秒级的非常短的激光脉冲构成，被证明是具有前所未有的质量的功能性纳米元件。相关文章发表在Small 上。

钙钛矿于 19 世纪上半叶在乌拉尔(俄罗斯)以由钙、钛和氧原子组成的矿物形式被发现。今天，由于其独特的性质，钙钛矿是用于太阳能和开发用于光子学的发光器件(即 LED 和微型激光器)的新兴材料。他们在最仔细的材料中名列前茅，这些材料吸引了来自世界各地的科学团体的兴趣。

主要缺点是加工复杂。钙钛矿在电子束、液体或温度的影响下很容易降解，失去了科学家们非常感兴趣的特性。这使得通过电子束光刻等常用方法制造功能性钙钛矿纳米结构显着复杂化。

来自 FEFU(俄罗斯符拉迪沃斯托克)和 ITMO 大学(俄罗斯圣彼得堡)的科学家与外国同事合作，通过提出一种使用飞秒激光脉冲处理有机无机钙钛矿的独特技术解决了这个问题。输出是具有受控特性的高质量纳米结构。

ITMO 大学物理与工程学院的首席研究员 Sergey Makarov 说：“使用强大的脉冲激光对传统半导体(例如砷化镓)进行纳米结构化是非常困难的。 ，锋利的边缘只是被这种热量扭曲了。就像如果你试图制作一个细节精致的微型纹身，但由于油漆在皮肤下扩散，你只会得到一个丑陋的蓝点。钙钛矿的导热性很差，所以我们的图案非常精确，而且非常小。”

将钙钛矿薄膜激光切割成单个块是现代太阳能电池生产链的重要技术步骤。到目前为止，该过程不是很准确，并且对钙钛矿材料具有相当大的破坏性，因为它的最外层部分由于温度退化而失去了功能特性。新技术可以帮助解决这个问题，从而可以制造高性能的太阳能电池。

“钙钛矿是一种由有机和无机部分组成的复杂材料。我们使用超短激光脉冲来快速加热钙钛矿的有机部分，并在 160 C0 的相当低的温度下进行目标蒸发。以这种方式调整激光强度以产生FEFU 工程学院研究员 Alexey Zhizhchenko 说：“有机部分的熔化/蒸发使无机部分不受影响。这种无损处理使我们能够生产出前所未有的钙钛矿功能结构。”

FEFU 和 ITMO 大学的科学家指出了他们的发展可以产生切实成果的三个领域。

第一个是记录用户只能在特定条件下阅读的信息。“我们通过生产最终宽度仅为 400 纳米的衍射光栅和微带激光器，证明了我们的方法的相关性。这样的特征尺寸为未来光通信芯片和计算机的有源元件的开发铺平了道路，”Alexey Zhizhchenko 说。

其次，在激光的帮助下，人们可以在不使用染料的情况下改变钙钛矿碎片的可见颜色。根据需要，材料可能是黄色、黑色、蓝色、红色。

“这可用于制作彩虹所有颜色的太阳能电池板。现代建筑允许太阳能电池板覆盖建筑物的整个表面，关键是并非所有客户都想要纯黑色面板，”谢尔盖马卡罗夫说。

第三个应用是制造用于通过光子而不是电子传输信息的光学传感器和光学芯片的纳米激光器。

此类元件的简单、快速和具有成本效益的生产可以带来基于受控光原理的计算机技术的新时代。根据所提出的技术处理钙钛矿提供了每分钟获得数千甚至数十万纳米激光器的机会。将该技术引入工业将使世界更接近光学计算机的发展。

“所提议技术的另一个关键特征是它允许钙钛矿逐层变薄。这为从钙钛矿设计和制造更复杂的 3-D 微结构开辟了道路，例如，微型涡旋发射激光器， FEFU 研究员、团队成员 Aleksandr Kuchmizhak 说：“这是下一代光通信中信息复用的高要求。重要的是，这种处理保留甚至改善了由于化学成分改变而钝化的薄层的发光特性。”神经技术、VR 和 AR 中心。