钙钛矿材料因其在光电子学领域的广泛应用，尤其是在光伏器件、光探测器和激光器等领域，受到极大关注。与传统的III-V族半导体材料相比，钙钛矿材料具有可调波长、高光学增益、高发光量子效率以及易于制备等优点。然而，钙钛矿激光器的性能通常受限于激光阈值较高和相干性较差等问题，因此，实现高性能钙钛矿激光器仍面临较大的挑战。
针对这一挑战，浙江大学狄大卫、赵保丹教授、Chen Zou等人携手在Science Advances期刊上发表了题为“Continuous-wave perovskite polariton lasers”的最新论文。
该团队设计并制备了室温连续波（CW）钙钛矿极化子激光器，通过采用可调的单晶钙钛矿微腔结构，成功实现了约0.4 W cm−2的超低激光阈值。相比传统的III-V族半导体激光器，该激光器的阈值低了一个数量级，显示出了显著的优势。实验表明，激光阈值的降低源于稳态激子-极化子凝聚现象，这是一种宏观量子态，类似于玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）。该现象通过优化腔体光子-激子能量分离，在简并点附近实现强光-物质相互作用，从而实现了极化子凝聚，显著降低了激光阈值。
该研究不仅展示了钙钛矿极化子激光器的优异性能，还推动了间接注入钙钛矿激光芯片（PeLC）的首次实现，并通过氮化镓（GaN）光发射二极管（LED）驱动。这些进展为溶液加工激光器的集成与应用开辟了新的前景，尤其是在低能耗和高性能激光器的开发上，具有重要的科学意义和广泛的应用潜力。
值得注意的是：浙江大学光电科学与工程学院/海宁国际联合学院的狄大卫教授和赵保丹研究员团队等人于2024年9月11日，发表论文标题为Controllable p- and n-type behaviours in emissive perovskite semiconductors，在Nature杂志上。其获得的钙钛矿发光二极管亮度高达 116 万尼特，刷新了溶液法 LED的亮度纪录！
（1）实验首次展示了室温下连续波钙钛矿极化子激光器，成功实现了超低激光阈值约0.4 W cm−2。
（2）实验通过构建包含单晶钙钛矿的可调Fabry-Perot微腔，研究了钙钛矿材料的光-物质相互作用，并实现了极化子激光。结果表明，该激光器的阈值比最先进的III-V族半导体激光器低一个数量级，表现出极为优异的性能。
（3）通过优化腔体光子-激子能量分离，实验实现了激子-极化子凝聚状态，这种类似于玻色-爱因斯坦凝聚的宏观量子现象显著降低了激光阈值。
（4）研究还成功实现了由氮化镓（GaN）LED驱动的间接注入钙钛矿激光芯片，进一步证明了钙钛矿极化子激光器在低能耗和高效能方面的潜力。
图1. 钙钛矿极化子激光器的制造与材料表征。
图2. 单晶钙钛矿微腔中的连续波极化子激光在室温下的表现。
图3. 单晶钙钛矿微腔中极化子到光子激光的转换。
图4. 偏移能量对极化子激光的影响。
本文首次实现了室温下超低阈值的钙钛矿极化子激光，展示了通过调节钙钛矿微腔中光子-激子能量分离至简并点附近，从而实现强光-物质耦合的策略。该策略使得激子-极化子凝聚成为可能，这一宏观量子现象显著降低了激光阈值，比传统光子激光低两个数量级。其次，研究表明，溶液加工的钙钛矿材料能够在较低的能量消耗下实现稳定的激光输出，这为低功耗、高效的激光器设计提供了新的思路。此外，实验还成功演示了由氮化镓LED驱动的间接注入钙钛矿激光芯片（PeLC），为未来的光电集成应用开辟了广阔前景。
总体而言，本文揭示了通过精细调控光-物质相互作用和量子凝聚效应，可以突破溶液加工激光器性能的瓶颈，为下一代激光器技术、极化子BEC平台以及光电集成技术的进步提供了新的理论依据和实践方向。
Chen Zou et al. ,Continuous-wave perovskite polariton lasers.Sci. Adv.11,eadr8826(2025).DOI:10.1126/sciadv.adr8826
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