AS | 山东大学潘忠奔团队：Sb 无缺陷能级掺杂 Bi2O2Se，在保持高载流子迁移率的同时，使饱和光强降低了两个数量

本研究背景聚焦于材料性能调控中提升某一性能往往牺牲另一优势的核心矛盾。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而备受关注，但降低其饱和光强以用于低功率超快激光器面临挑战。研究目的是通过无缺陷能级的Sb掺杂调控Bi2O2Se，在保持高迁移率的同时显著降低饱和光强。山东大学潘忠奔团队采用固相合成实现了Sb³⁺精准掺杂，获得Bi1.9Sb0.1O2Se。结合理论计算与实验，发现掺杂引起带隙轻微收缩，未引入深能级缺陷，从而保持了高迁移率。实验结果表明，掺杂后材料在1.5 μm处的调制深度提升至10.1%，饱和光强从47.2 kW/cm²大幅降至0.53 kW/cm²，降低近两个数量级。这归因于载流子寿命延长和自由载流子吸收增强。在锁模激光器中应用证实，掺杂材料在更低泵浦功率下实现了更优性能。结论表明，该无缺陷掺杂策略成功兼顾了高迁移率和强非线性响应，为低功耗高性能光子器件提供了新路径。