这篇文档是一篇关于钙钛矿激光器研究的综述文章，作者包括Ying Shi、Xinyi Deng、Yusong Gan、Luobing Xu、Qing Zhang和Qihua Xiong，分别来自清华大学和北京大学。文章发表在《Advanced Materials》期刊上，发表日期为2025年。文章的主题是回顾过去十年中钙钛矿激光器在光电子学领域的进展，涵盖了多种激光器结构、材料工程、光学增益机制以及未来研究方向。

1. 钙钛矿激光器的背景与重要性

钙钛矿材料因其高光致发光量子产率、可调带隙和低成本制造工艺，在过去十年中迅速成为光电子学领域的革命性平台。钙钛矿激光器的出现标志着现代光子学的一个重要里程碑。钙钛矿材料作为直接带隙半导体，具有高光学增益，被认为是激光应用的优秀介质。其独特的带结构和成分灵活性使得钙钛矿激光器具有低阈值和宽光谱可调性，从紫外到近红外范围均可覆盖。

2. 钙钛矿激光器的材料与结构

文章详细介绍了钙钛矿材料的电子结构和带隙工程。钙钛矿的基本结构由A位离子和BX6角共享八面体组成，A位离子和X位卤素的替换可以有效调节带隙。此外，温度和压力等外部因素也会影响钙钛矿的带隙。通过控制钙钛矿的维度（如2D纳米片、1D纳米线和0D量子点），可以实现量子限制效应，从而改变材料的光电特性。

3. 光学增益与光放大机制

光学增益是激光应用的基本要求，钙钛矿材料的光学增益机制包括多种类型，如载流子复合和激子行为。文章讨论了钙钛矿材料中的载流子动力学、激子行为以及非辐射复合过程（如陷阱辅助复合和俄歇复合）对光学增益的影响。通过控制表面和缺陷，可以提高钙钛矿光电子器件的性能。

4. 钙钛矿激光器的类型与进展

文章系统回顾了多种钙钛矿激光器结构，包括： - Whispering Gallery Mode (WGM) 激光器：利用微腔中的光循环实现低阈值激光发射。 - Fabry–Pérot (FP) 激光器：通过纳米线两端的反射实现光学反馈。 - 垂直腔面发射激光器 (VCSEL)：发射光垂直于芯片表面，具有高方向性和单模特性。 - 分布式反馈激光器 (DFB)：通过周期性光栅结构实现光学反馈，具有低阈值和高稳定性。 - 等离子体激光器：利用表面等离子体共振增强光学增益，实现超小型化激光器。

5. 钙钛矿激光器的挑战与未来方向

尽管钙钛矿激光器在性能上取得了显著进展，但仍面临一些挑战，如稳定性和可扩展性。文章指出，未来的研究方向包括提高材料稳定性、优化器件结构、实现连续波泵浦和电驱动激光器。此外，钙钛矿激光器在显示、光通信、传感和集成光子学等领域的应用潜力也被广泛讨论。

6. 钙钛矿激光器的科学价值与应用前景

钙钛矿激光器的研究不仅推动了光电子学领域的基础科学发展，还为下一代光子器件的开发提供了重要技术支持。其低成本、高性能和宽光谱可调性使得钙钛矿激光器在多个技术领域具有广泛的应用前景，包括高分辨率成像、光通信、生物医学成像和集成光子电路。

7. 文章的亮点

• 全面回顾：文章系统总结了钙钛矿激光器在过去十年的研究进展，涵盖了多种激光器结构和材料工程。
• 深入分析：详细讨论了钙钛矿材料的光学增益机制、载流子动力学和激子行为，为理解钙钛矿激光器的工作原理提供了理论基础。
• 未来展望：文章提出了钙钛矿激光器在稳定性和可扩展性方面的挑战，并指出了未来的研究方向，为该领域的进一步发展提供了指导。

8. 文章的意义与价值

这篇综述文章不仅为研究人员提供了钙钛矿激光器领域的全面概述，还为未来的研究指明了方向。通过总结过去的成果和挑战，文章为钙钛矿激光器在光电子学和其他技术领域的应用奠定了坚实的基础。