Écriture laser directe sur pérovskites aux halogénures : des mécanismes aux applications

Les pérovskites aux halogénures métalliques sont devenues des matériaux « vedettes » bien mérités parmi une variété de semi-conducteurs en raison de leurs excellentes propriétés optoélectroniques, telles que le rendement quantique (QY) de photoluminescence (PL), le coefficient d’absorption élevé, les bandes interdites accordables, les longues longueurs de diffusion des porteurs et une tolérance élevée aux défauts, attirant énormément l’attention du monde universitaire et de l’industrie.

Parallèlement, l’écriture laser directe (DLW), basée sur l’interaction entre la lumière et la matière, est une technique de micro-motifs efficace, sans contact, sans masque et résolue en profondeur. Elle est généralement réalisée en couplant un faisceau laser avec un microscope haute résolution pour minimiser le point focal de sortie. La résolution du DLW dépend du diamètre du point focal de sortie et du seuil de réponse du matériau.

En fonction des mécanismes de fabrication et des réponses au seuil du matériau, la meilleure résolution se situe généralement entre quelques centaines de nanomètres et quelques centaines de nanomètres. La recherche sur DLW approfondit également la compréhension fondamentale des mécanismes d’interaction entre la lumière et les pérovskites, ouvrant la voie à la conception de dispositifs optoélectroniques aux performances améliorées.

Dans un article de synthèse publié dans Lumière : fabrication avancéeune équipe de scientifiques dirigée par le professeur Zhixing Gan du Centre pour les futurs matériaux fonctionnels optoélectroniques de l’Université normale de Nanjing, en Chine, et ses collègues ont résumé les récents progrès de la recherche sur les DLW sur les pérovskites.

Les mécanismes d’interaction concrets entre le laser et la pérovskite sont classés en six parties, notamment l’ablation laser, la cristallisation induite par laser, la migration d’ions induite par laser, la ségrégation de phase induite par laser, la photoréaction induite par laser et d’autres transitions induites par laser.

Ensuite, ils se concentrent sur les applications de ces pérovskites avec des micro/nanomotifs et des structures de réseau, telles que l’affichage, le cryptage optique des informations, les cellules solaires, les LED, le laser, les photodétecteurs et les lentilles planaires. Les avantages des structures à motifs sont mis en évidence. Enfin, les défis actuels liés aux DLW sur pérovskites sont abordés et des perspectives sur leurs développements futurs sont également avancées.

Les lasers sont un excellent outil pour manipuler, fabriquer et traiter des nano-/microstructures sur des semi-conducteurs avec des avantages uniques de haute précision, sans contact, facile à utiliser et sans masque. Le DLW basé sur différents mécanismes d’interaction entre le laser et les pérovskites a été développé en raison de la structure particulière des pérovskites.

Le mécanisme d’interaction détaillé dépend de manière sensible du laser, tel que la longueur d’onde, l’impulsion/CW, la puissance et le taux de répétition, fournissant ainsi un outil flexible et puissant pour traiter les pérovskites avec des nano- ou microstructures contrôlées avec précision. La grande variété de mécanismes d’interaction détermine le grand potentiel du DLW pour diverses applications en microélectronique, photonique et optoélectronique.

Des lasers de fabrication moins chers et contrôlables de manière flexible, ainsi que les propriétés optoélectroniques supérieures de la pérovskite, apporteront un grand potentiel d’application pour le DLW sur les pérovskites. Actuellement, il en est encore à ses balbutiements, et l’on s’attend à un énorme boom de la recherche fondamentale et de la demande industrielle dans un avenir proche.

Pour le développement futur du DLW sur les pérovskites, certains goulots d’étranglement techniques cruciaux doivent être résolus, tels que la résolution de la technique DLW, le temps existant des phases ségréguées et la technique de microstructuration sur des substrats flexibles, etc. Les applications des pérovskites couvrent presque toutes sortes de domaines optoélectroniques et photoniques, tels que les sources de photons uniques, les micro/nano lasers, les photodétecteurs, les portes optiques, la communication optique, les guides d’ondes et l’optique non linéaire.