德法团队突破:金属卤化物钙钛矿激发超强剪切超声波
2025-11-25 15:51
来源:多特蒙德工业大学
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德法联合研究团队在金属卤化物钙钛矿领域取得重要进展。来自德国多特蒙德工业大学、德国维尔茨堡大学及法国勒芒大学的物理学家,通过脉冲光激发技术,成功在金属卤化物钙钛矿中激发出振幅异常大的剪切超声波脉冲。这一发现发表于《科学进展》杂志,为钙钛矿材料在光驱动器件领域的应用开辟了新路径。

超快应变脉冲的产生。A)所研究的单个 Cs₂AgBiBr₆晶体。B) 在 T = 2 K 下测量的反射率(蓝色)、透射率(绿色)和光致发光(PL;红色)。C )沿z′ 方向利用飞秒 (fs) 光泵浦脉冲激发应变脉冲的示意图。

金属卤化物钙钛矿此前因光伏领域的应用备受关注,而此次研究则揭示了其在声波生成与检测方面的潜力。研究指出,晶体中除纵波外,还存在横波等类型的声波,其中剪切波因其矢量特性,能够控制极化方向,为探索晶体内部结构提供了新工具。横波传播速度较慢,在相同频率下波长更短,有助于实现更高空间分辨率的声学成像与纳米尺度探测。

然而,产生剪切声波,尤其是太赫兹以下频率的超快声学领域,一直是技术挑战。研究团队选择无机无铅双钙钛矿Cs₂BiAgBr₆作为研究对象,利用其优异的光学性能和结构特性,通过泵浦-探测布里渊光谱技术展开实验。实验中,100飞秒激光脉冲产生声脉冲,另一束激光脉冲则探测其在材料透明窗口内的作用。结果显示,当晶体进入四方相时,会出现强烈的剪切超声波,这一现象由光激发产生的原子各向异性膨胀所致,而非热效应。

这一发现标志着在精确控制光学产生的超声波方面迈出了关键一步,为亚太赫兹频率范围内工作的下一代钙钛矿基光声器件奠定了基础。此类器件有望应用于电子、光子、磁性及生物医学等多个领域,推动相关技术的革新与发展。

更多信息: Dmytro O. Horiachyi 等人,《光致伸缩卤化物钙钛矿中剪切声子的高效激发》,《科学进展》 (2025)。期刊信息: 《科学进展》

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