近期，由中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所強場激光物理國家重點實驗室和重慶大學(xué)合作研究小組通過使用銀銦硫量子點作為增益介質(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，一三五族量子點具有無毒且環(huán)保的優(yōu)點。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)隊探索了一三五族膠體量子點的受激特性，即自發(fā)輻射放大性能。通過將兩個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％）的銀銦硫量子點作為增益介質(zhì)，成功地實現(xiàn)了光放大效應(yīng)。此外，為了優(yōu)化銀銦硫量子點的自發(fā)輻射放大的性能，研究團(tuán)隊調(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)銀銦硫量子點作為光放大資源的重大可行性，有效設(shè)計布拉格光學(xué)微腔在光放大方面具有巨大的應(yīng)用前景。

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

相關(guān)工作得到了中科院戰(zhàn)略重點研究計劃，中國國際科技合作計劃，國家自然科學(xué)基金以及高場激光物理國家重點實驗室開放基金的支持。