Dos mecanismos às aplicações. Crédito:Yuhang Sheng, Xiaoming Wen, Baohua Jia e Zhixing Gan As perovskitas de iodetos metálicos tornaram-se materiais "estrelas" bem merecidos entre uma variedade de semicondutores devido às suas excelentes propriedades optoeletrônicas, como alto rendimento quântico de fotoluminescência (PL) (QY), alto coeficiente de absorção, bandgaps ajustáveis, longos comprimentos de difusão de portadores e alta tolerância a defeitos, atraindo enorme atenção tanto da academia quanto da indústria.
Enquanto isso, a escrita direta a laser (DLW), baseada na interação entre luz e matéria, é uma técnica de micropadronização eficiente, sem contato, sem máscara e com resolução em profundidade. Normalmente é realizado acoplando um feixe de laser a um microscópio de alta resolução para minimizar o ponto focal de saída. A resolução do DLW depende do diâmetro do ponto focal de saída e da resposta limite do material.
Dependendo dos mecanismos de fabricação e das respostas de limiar do material, a melhor resolução geralmente fica entre algumas centenas de nanômetros. A pesquisa em DLW também aprofunda a compreensão fundamental sobre os mecanismos de interação entre luz e perovskitas, abrindo caminho para o projeto de dispositivos optoeletrônicos com desempenho aprimorado.
Em um artigo de revisão publicado em Light:Advanced Manufacturing , uma equipe de cientistas, liderada pelo professor Zhixing Gan do Centro para Futuros Materiais Funcionais Optoeletrônicos, Universidade Normal de Nanjing, China, e colegas de trabalho resumiram o progresso recente da pesquisa de DLW em perovskitas.
Os mecanismos concretos de interação entre laser e perovskita são categorizados em seis partes, incluindo ablação a laser, cristalização induzida por laser, migração iônica induzida por laser, segregação de fase induzida por laser, fotorreação induzida por laser e outras transições induzidas por laser.
Em seguida, eles se concentram nas aplicações dessas perovskitas com micro/nanopadrões e estruturas de array, como display, criptografia de informações ópticas, células solares, LEDs, laser, fotodetectores e lentes planares. As vantagens das estruturas padronizadas são destacadas. Finalmente, os desafios atuais para DLW em perovskitas são abordados e as perspectivas sobre os seus desenvolvimentos futuros também são apresentadas.
Os lasers são uma excelente ferramenta para manipular, fabricar e processar nano/microestruturas em semicondutores com vantagens exclusivas de alta precisão, sem contato, fácil operação e sem máscara. O DLW baseado em diferentes mecanismos de interação entre laser e perovskitas foi desenvolvido devido à estrutura especial das perovskitas.
O mecanismo de interação detalhado depende sensivelmente do laser, como comprimento de onda, pulso/CW, potência e taxa de repetição, fornecendo assim uma ferramenta flexível e poderosa para processar as perovskitas com nano ou microestruturas controladas com precisão. A grande variedade de mecanismos de interação determina o grande potencial do DLW para diversas aplicações em microeletrônica, fotônica e optoeletrônica.
Lasers de fabricação mais baratos e controláveis de forma flexível, juntamente com as propriedades optoeletrônicas superiores da perovskita, trarão grande potencial de aplicação para DLW em perovskitas. Atualmente, ainda se encontra numa fase inicial, antecipando um enorme boom tanto na investigação fundamental como na procura da indústria num futuro próximo.
Para o desenvolvimento futuro de DLW em perovskitas, alguns gargalos técnicos cruciais precisam ser resolvidos, como a resolução da técnica DLW, o tempo existente de fases segregadas e a técnica de micropadronização para substratos flexíveis, etc. todos os tipos de áreas optoeletrônicas e fotônicas, como fonte de fóton único, micro/nano lasers, fotodetectores, portas ópticas, comunicação óptica, guia de ondas e óptica não linear.
