用于激光和光电探测器集成的大规模过氧化物单晶阵列的片上可控制造
发布时间：2023-03-13 00:00:00.000Z
光电设备中非常需要可寻址的活性层，以实现功能集成和应用。金属卤化物过氧化物由于其优越的光电特性和基于溶液的制造工艺，在光电器件中显示出良好的应用前景。
然而，由于过氧化物材料在极性溶剂中的化学稳定性差，最常用的用于图案化单晶阵列的光刻和蚀刻技术与过氧化物材料高度不兼容，这限制了过氧化物在光电器件领域的发展。找到一种能够准确控制每个像素的特性并与光电器件阵列相匹配的过氧化物单晶阵列的制备策略非常重要。
最近，发表在《光》上的一篇新论文，科学与应用杂志上，中国科学院北京纳米能源与纳米系统研究所的潘曹峰教授及其合作者报告了一种用于光电器件集成的大规模高质量过氧化物单晶阵列的SC-ASC策略。
该方法提供了对过氧化物单晶阵列的全面控制，包括阵列形状和分辨率与晶体尺寸和位置精度，以及大规模阵列配置中单个单晶的面内旋转。所制备的过氧化物单晶可以作为高质量的微腔用于WGM激光发射，具有2915的高Q因子和4.14 μJ/cm2的低阈值。
由于过氧化物阵列的易调节性及其优异的均匀性，基于垂直结构的过氧化物光电探测器阵列已经被证明，显示出稳定的动态光行为和成像能力。这种完全可控的过氧化物阵列生长方法结合了传统的光刻技术和过氧化物的溶液处理程序，为集成功能光子学和光电学提供了一个制造平台。
科学家们总结了实现高质量过氧化物阵列的完全可控生长的关键。"衬底工程定义了阵列的分辨率和像素位置，空间限制可以调节接触线的提取，以确保在定义的位置只形成一个晶体，而反溶剂辅助结晶则提高了每个像素的晶体质量"。
"SC-ASC是一种制造大规模单晶过氧化物阵列的有效方法，因为它结合了传统的光刻工艺。25个过氧化物阵列已经在10×10厘米的玻璃基底上得到了证明，"他们补充说。
"由于过氧化物阵列的易调节性以及其出色的均匀性，晶体阵列可以直接对准，以整合到大规模的光电设备中。他们预测说："在展示过氧化物单晶阵列的完全可控片上生长方面的这一里程碑式的突破可以在视觉传感、光成像和大规模集成设备方面实现前所未有的应用。
更多信息：Zhangsheng Xu等人，用于高性能激光器和光电探测器集成的大规模包晶石单晶阵列的片上可控制造，Light: Science & Applications (2023). DOI: 10.1038/s41377-023-01107-4
