日前，太原理工大学物理与光电工程学院郭鹏飞课题组在纳米能源领域取得重要研究进展，研究成果以“On-wire Axial Perovskite Heterostructures for Monolithic Dual-wavelength Laser”为题发表在国际能源领域顶级期刊《Nano Energy》（影响因子17.881）。该论文的第一署名单位为太原理工大学，郭鹏飞副研究员为论文第一和通讯作者，香港城市大学Johnny C. Ho, Kin Man Yu教授为论文共同通讯作者。

双波长纳米激光器在光信息处理和光通信等多领域有着广泛的应用。发展多波长纳米激光光源对于实现基于高密度光子集成芯片的新型光信息处理和运算技术具有极其重要的意义。传统基于无机钙钛矿纳米线的激光器，由于材料带隙结构单一、自吸收损耗较大及端面反射率低导致激光发射频率单一，阈值普遍偏高的问题。目前，制备出高结晶质量、具有清晰界面的单根钙钛矿异质结纳米线，仍然面临巨大挑战。

图2.钙钛矿异质结纳米线的(A)SEM和发光图像及(B)能带结构示意图

图3.基于钙钛矿异质结纳米线的双波长受激发射性质。(A)光学测试示意图；(B)泵浦功率依赖的PL发射光谱；(C)泵浦功率密度和发射强度关系曲线

郭鹏飞课题组发展了一种源移动式纳米线生长技术，通过材料在微纳尺度的能带设计和生长控制，可控制备了一种一维半导体钙钛矿CsPbCl3/CsPbI3异质结构。解决了由于单纳米结构带隙不可控导致的钙钛矿纳米线激光器发射波长单一的问题。这种一维纳米结构由发红光（CsPbI3）和发蓝光（CsPbCl3）的半导体材料沿轴向外延组成，在激光照射下呈现出轴向异质结构。由于纳米线独特的能带结构，在激光泵浦下，可以实现双向非对称波导。不同增益介质发出的光沿微腔向两端传输过程中，发生能量转移，随着激发强度的不断增大最终形成增益，实现双波长(425.5 nm and 687.4 nm)激光发射。这一重要发现将在集成纳米光子技术领域有着巨大的应用前景。

该研究工作获得了国家香江学者计划、太原理工大学高层次引进人才项目的资助。