AS | 山东大学潘忠奔，李德春教授课题组：Sb 无缺陷能级掺杂 Bi2O2Se，在保持高载流子迁移率的同时，使饱和光强

背景：新型层状半导体Bi2O2Se因其高载流子迁移率和宽带非线性光学响应，成为超快光学器件的理想候选材料，但如何在不牺牲其高迁移率的前提下降低饱和光强以降低激光器启动功率，是材料性能调控的关键挑战。研究目的：山东大学潘忠奔、李德春教授课题组旨在通过无缺陷能级的Sb掺杂调控Bi2O2Se，在保持高载流子迁移率的同时显著降低材料的饱和光强，突破传统材料中性能互斥的限制。结论：研究成功实现了Sb³⁺对Bi³⁺的精准取代，形成Bi1.9Sb0.1O2Se相；理论计算表明掺杂未引入深能级缺陷，仅引起轻微带隙收缩和能带曲率变化，提升了载流子迁移特性；实验证实掺杂后调制深度从8.8%提高至10.1%，饱和光强从47.2 kW/cm²大幅降低至0.53 kW/cm²，降幅近两个数量级，这源于载流子寿命延长和自由载流子吸收增强的协同作用；基于该材料的锁模激光器在低泵浦功率下实现了更优的脉冲输出性能。该研究为低功耗、高性能非线性光子器件提供了新的材料设计策略。