国立交通大学光电系特聘教授卢廷昌研究团队,近期提出对钙钛矿材料品质的改进方式,并成功展现在可挠式基板上制作出可在室温条件下操作的薄膜激光的成果,卢廷昌表示,未来钙钛矿激光光源波长范围将可扩充至涵盖可见光波段,可实际应用于内视镜、智能穿戴装置,或是直接承载于无人机上,以进行各种特殊环境下的照明、影像显示或是生物数值量测等应用。

卢廷昌表示,近年来科学家发现有机金属卤化物钙钛矿晶体材料(organometal-halide perovskites)表现出极高的光电转换效率,并具有许多特殊且有趣的光电材料特性,在发展新颖光电子元件如太阳能电池、发光二极管或是激光发光元件上极具潜力。同时,钙钛矿晶体材料可经由简易的溶液调配过程大量制作,因此具有**作成本、可大面积制作及高几何结构相容性等等特性,近来在太阳能玻璃及可挠式发光元件发展中引起了广泛地兴趣。

这项对于钙钛矿晶体材料应用于发光元件的研究,获得突破性成果,并于2019年4月22日在奈米科学的标竿期刊“ACS Nano”发表“可挠性有机金属-卤化物钙钛矿激光于降低于投影成像散斑之应用(Flexible Organometal-Halide Perovskite Lasers for Speckle Reduction in Imaging Projection)”。

交大团队的研究成果指出,在没有任何共振腔体的设计下,优化的钙钛矿薄膜即可在室温激发的条件下,展现出低阈值的激光发光特性,同时利用可挠性基板的局部弯曲率增加,主动改变钙钛矿晶体间的散射强度,以获取阈值降低、高品质的激光发光。由于激光出光特性来自于晶体间随机散射,因此空间相干性低,可做为低激光光斑产生的成像光源,未来可应用于新式光谱量测、生物成像、高品质照明等。

交大助理教授高宗圣表示,钙钛矿晶体材料品质及其在元件应用上的稳定度,一直以来是相关研究中最基础也是最关键的挑战。在团队成员的努力下,将制备过程中的步骤进行细分,并探讨各物理量对于钙钛矿晶体材料成长的影响,经系统化的归纳总结分析及反复的测试实作后,可以得到材料优化的条件。未来可依各式光电元件对钙钛矿晶体材料的不同需求,在已建立的样品制备数据库中找出最适当的样品制备方式。