近期，由中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所強(qiáng)場(chǎng)激光物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和重慶大學(xué)合作研究小組通過使用銀銦硫量子點(diǎn)作為增益介質(zhì)，首次成功獲得了放大的自發(fā)輻射作用，同時(shí)具有良好增益性能，相關(guān)成果以題為“Low-threshold amplification of spontaneous emission from AgInS2 quantum dots”發(fā)表于《材料化學(xué)學(xué)報(bào)C》（J. Mater. Chem. C.），論文鏈接為：https://doi.org/10.1039/D0TC02192J。

由溶液法制備的一三五族量子點(diǎn)具有優(yōu)異的光電特性，由于其化學(xué)易加工性，良好的穩(wěn)定性，生物相容性，帶隙可調(diào)和吸收系數(shù)高等優(yōu)異特性，因此廣泛應(yīng)用在太陽能電池、光催化劑、光電探測(cè)器、熱電熒光生物分子標(biāo)簽和發(fā)光二極管中。與目前流行的鈣鈦礦材料相比，一三五族量子點(diǎn)具有無毒且環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。然而，利用這種材料作為光放大裝置的增益介質(zhì)的研究仍然很匱乏，從而限制其進(jìn)一步的應(yīng)用前景。

研究團(tuán)隊(duì)探索了一三五族膠體量子點(diǎn)的受激特性，即自發(fā)輻射放大性能。通過將兩個(gè)高反射性布拉格反射鏡作光學(xué)諧振腔，結(jié)合具有高光致發(fā)光量子產(chǎn)率（52％）的銀銦硫量子點(diǎn)作為增益介質(zhì)，成功地實(shí)現(xiàn)了光放大效應(yīng)。此外，為了優(yōu)化銀銦硫量子點(diǎn)的自發(fā)輻射放大的性能，研究團(tuán)隊(duì)調(diào)節(jié)布拉格反射鏡的層數(shù)以找到更好的器件結(jié)構(gòu)。通過比較不同器件結(jié)構(gòu)的光放大的閾值和半高全寬發(fā)現(xiàn)，七層布拉格反射鏡是理想的器件結(jié)構(gòu)。銀銦硫量子點(diǎn)的自發(fā)輻射放大特性展現(xiàn)了良好的光學(xué)性能，顯示出窄的只有3.5納米的半高全寬，低至31.58微焦每平方厘米的閾值。相關(guān)研究揭示了傳統(tǒng)銀銦硫量子點(diǎn)作為光放大資源的重大可行性，有效設(shè)計(jì)布拉格光學(xué)微腔在光放大方面具有巨大的應(yīng)用前景。

(a) 銀銦硫量子點(diǎn)的透射電子顯微鏡圖像；(b) 整個(gè)器件的原理圖；(c)器件的光譜隨著激發(fā)光強(qiáng)度的變化；(d) 光致發(fā)光譜強(qiáng)度隨著泵浦光強(qiáng)度增強(qiáng)的變化圖。

相關(guān)工作得到了中科院戰(zhàn)略重點(diǎn)研究計(jì)劃，中國(guó)國(guó)際科技合作計(jì)劃，國(guó)家自然科學(xué)基金以及高場(chǎng)激光物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金的支持。