Two-Photon-Pumped Perovskite Semiconductor Nanocrystal Lasers

Journal of the American Chemical Society

Volumn 138, Issue 11, 2016, Pages 3761-3768

  Xu, Yanqing ^a   Chen, Qi ^a   Zhang, Chunfeng ^a,b   Wang, Rui ^a   Wu, Hua ^c   Zhang, Xiaoyu ^c   Xing, Guichuan ^d   Yu, William W ^c   Wang, Xiaoyong ^a   Zhang, Yu ^c   Xiao, Min ^a,b,e  

^a NANJING UNIVERSITY   (China)

^b UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY OF CHINA   (China)

^c JILIN UNIVERSITY   (China)

^d NANJING TECH UNIVERSITY   (China)

^e UNIVERSITY OF ARKANSAS   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

FREQUENCY CONVERTERS; NANOCRYSTALS; PEROVSKITE; PHASE MATCHING; PHOTONS; SEMICONDUCTOR LASERS; TWO PHOTON PROCESSES;

COLLOIDAL NANOCRYSTALS; CONVENTIONAL APPROACH; FREQUENCY UP CONVERSION; LOW THRESHOLDS; POPULATION INVERSIONS; SEMICONDUCTOR NANOCRYSTALS; TOLUENE SOLUTION; TWO PHOTON ABSORPTION;

PUMPING (LASER);

PEROVSKITE; QUANTUM DOT; TOLUENE;

ABSORPTION; ARTICLE; LASER; SOLUTION AND SOLUBILITY;

EID: 84962128004     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jacs.5b12662     Document Type: Article

References (73)

1. He, G. S.; Tan, L.-S.; Zheng, Q.; Prasad, P. N. Chem. Rev. 2008, 108, 1245 10.1021/cr050054x
2. He, G. S.; Markowicz, P. P.; Lin, T. C.; Prasad, P. N. Nature 2002, 415, 767 10.1038/415767a
3. Zhang, C.; Zou, C.-L.; Yan, Y.; Hao, R.; Sun, F.-W.; Han, Z.-F.; Zhao, Y. S.; Yao, J. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 7276 10.1021/ja200549v
4. Zheng, Q.; Zhu, H.; Chen, S.-C.; Tang, C.; Ma, E.; Chen, X. Nat. Photonics 2013, 7, 234 10.1038/nphoton.2012.344
5. Zhang, C.; Dong, Z. W.; You, G. J.; Qian, S. X.; Deng, H. Opt. Lett. 2006, 31, 3345 10.1364/OL.31.003345
6. Zhang, C.; Zhang, F.; Zhu, T.; Cheng, A.; Xu, J.; Zhang, Q.; Mohney, S. E.; Henderson, R. H.; Wang, Y. A. Opt. Lett. 2008, 33, 2437 10.1364/OL.33.002437
7. Jasieniak, J. J.; Fortunati, I.; Gardin, S.; Signorini, R.; Bozio, R.; Martucci, A.; Mulvaney, P. Adv. Mater. 2008, 20, 69 10.1002/adma.200701582
8. Xing, G.; Liao, Y.; Wu, X.; Chakrabortty, S.; Liu, X.; Yeow, E. K. L.; Chan, Y.; Sum, T. C. ACS Nano 2012, 6, 10835 10.1021/nn304200a
9. Wang, Y.; Ta, V. D.; Gao, Y.; He, T. C.; Chen, R.; Mutlugun, E.; Demir, H. V.; Sun, H. D. Adv. Mater. 2014, 26, 2954 10.1002/adma.201305125
10. Guzelturk, B.; Kelestemur, Y.; Gungor, K.; Yeltik, A.; Akgul, M. Z.; Wang, Y.; Chen, R.; Dang, C.; Sun, H.; Demir, H. V. Adv. Mater. 2015, 27, 2741 10.1002/adma.201500418
11. Olutas, M.; Guzelturk, B.; Kelestemur, Y.; Yeltik, A.; Delikanli, S.; Demir, H. V. ACS Nano 2015, 9, 5041 10.1021/acsnano.5b01927
12. Li, M.; Zhi, M.; Zhu, H.; Wu, W.-Y.; Xu, Q.-H.; Jhon, M. H.; Chan, Y. Nat. Commun. 2015, 6, 8513 10.1038/ncomms9513
13. Bauer, C.; Schnabel, B.; Kley, E. B.; Scherf, U.; Giessen, H.; Mahrt, R. F. Adv. Mater. 2002, 14, 673 10.1002/1521-4095(20020503)14:9<673::AID-ADMA673>3.0.CO;2-F
14. Cumpston, B. H.; Ananthavel, S. P.; Barlow, S.; Dyer, D. L.; Ehrlich, J. E.; Erskine, L. L.; Heikal, A. A.; Kuebler, S. M.; Lee, I. Y. S.; McCord-Maughon, D.; Qin, J. Q.; Rockel, H.; Rumi, M.; Wu, X. L.; Marder, S. R.; Perry, J. W. Nature 1999, 398, 51 10.1038/17989
15. Hoover, E. E.; Squier, J. A. Nat. Photonics 2013, 7, 93 10.1038/nphoton.2012.361
16. Xing, J.; Liu, X. F.; Zhang, Q.; Ha, S. T.; Yuan, Y. W.; Shen, C.; Sum, T. C.; Xiong, Q. Nano Lett. 2015, 15, 4571 10.1021/acs.nanolett.5b01166
17. Zhang, C.; Xu, J.; Zhu, T.; Zhang, F.; Tan, Z.; Schiff, S. J.; Su, H.; Gao, S.; Wang, A. Y. Phys. Rev. B 2009, 80, 035333 10.1103/PhysRevB.80.035333
18. Qu, L. H.; Peng, X. G. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 2049 10.1021/ja017002j
19. Resch-Genger, U.; Grabolle, M.; Cavaliere-Jaricot, S.; Nitschke, R.; Nann, T. Nat. Methods 2008, 5, 763 10.1038/nmeth.1248
20. Pu, S.-C.; Yang, M.-J.; Hsu, C.-C.; Lai, C.-W.; Hsieh, C.-C.; Lin, S. H.; Cheng, Y.-M.; Chou, P.-T. Small 2006, 2, 1308 10.1002/smll.200600157
21. Stranks, S. D.; Snaith, H. J. Nat. Nanotechnol. 2015, 10, 391 10.1038/nnano.2015.90
22. Zhou, H.; Chen, Q.; Li, G.; Luo, S.; Song, T.-b.; Duan, H.-S.; Hong, Z.; You, J.; Liu, Y.; Yang, Y. Science 2014, 345, 542 10.1126/science.1254050
23. Mei, A.; Li, X.; Liu, L.; Ku, Z.; Liu, T.; Rong, Y.; Xu, M.; Hu, M.; Chen, J.; Yang, Y.; Graetzel, M.; Han, H. Science 2014, 345, 295 10.1126/science.1254763
24. Jeon, N. J.; Noh, J. H.; Kim, Y. C.; Yang, W. S.; Ryu, S.; Il Seol, S. Nat. Mater. 2014, 13, 897 10.1038/nmat4014
25. Liu, M.; Johnston, M. B.; Snaith, H. J. Nature 2013, 501, 395 10.1038/nature12509
26. Burschka, J.; Pellet, N.; Moon, S.-J.; Humphry-Baker, R.; Gao, P.; Nazeeruddin, M. K.; Graetzel, M. Nature 2013, 499, 316 10.1038/nature12340
27. Lee, M. M.; Teuscher, J.; Miyasaka, T.; Murakami, T. N.; Snaith, H. J. Science 2012, 338, 643 10.1126/science.1228604
28. Yakunin, S.; Sytnyk, M.; Kriegner, D.; Shrestha, S.; Richter, M.; Matt, G. J.; Azimi, H.; Brabec, C. J.; Stangl, J.; Kovalenko, M. V.; Heiss, W. Nat. Photonics 2015, 9, 444 10.1038/nphoton.2015.82
29. Shi, D.; Adinolfi, V.; Comin, R.; Yuan, M.; Alarousu, E.; Buin, A.; Chen, Y.; Hoogland, S.; Rothenberger, A.; Katsiev, K.; Losovyj, Y.; Zhang, X.; Dowben, P. A.; Mohammed, O. F.; Sargent, E. H.; Bakr, O. M. Science 2015, 347, 519 10.1126/science.aaa2725
30. Dong, Q.; Fang, Y.; Shao, Y.; Mulligan, P.; Qiu, J.; Cao, L.; Huang, J. Science 2015, 347, 967 10.1126/science.aaa5760
31. Xing, G.; Mathews, N.; Sun, S.; Lim, S. S.; Lam, Y. M.; Graetzel, M.; Mhaisalkar, S.; Sum, T. C. Science 2013, 342, 344 10.1126/science.1243167
32. Stranks, S. D.; Eperon, G. E.; Grancini, G.; Menelaou, C.; Alcocer, M. J. P.; Leijtens, T.; Herz, L. M.; Petrozza, A.; Snaith, H. J. Science 2013, 342, 341 10.1126/science.1243982
33. Deschler, F.; Price, M.; Pathak, S.; Klintberg, L. E.; Jarausch, D.-D.; Higler, R.; Huettner, S.; Leijtens, T.; Stranks, S. D.; Snaith, H. J.; Atatuere, M.; Phillips, R. T.; Friend, R. H. J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 1421 10.1021/jz5005285
34. Zhu, H.; Fu, Y.; Meng, F.; Wu, X.; Gong, Z.; Ding, Q.; Gustafsson, M. V.; Trinh, M. T.; Jin, S.; Zhu, X. Y. Nat. Mater. 2015, 14, 636 10.1038/nmat4271
35. Kim, Y.-H.; Cho, H.; Heo, J. H.; Kim, T.-S.; Myoung, N.; Lee, C.-L.; Im, S. H.; Lee, T.-W. Adv. Mater. 2015, 27, 1248 10.1002/adma.201403751
36. Zhang, Q.; Ha, S. T.; Liu, X.; Sum, T. C.; Xiong, Q. Nano Lett. 2014, 14, 5995 10.1021/nl503057g
37. Xing, G.; Mathews, N.; Lim, S. S.; Yantara, N.; Liu, X.; Sabba, D.; Gratzel, M.; Mhaisalkar, S.; Sum, T. C. Nat. Mater. 2014, 13, 476 10.1038/nmat3911
38. Protesescu, L.; Yakunin, S.; Bodnarchuk, M. I.; Krieg, F.; Caputo, R.; Hendon, C. H.; Yang, R. X.; Walsh, A.; Kovalenko, M. V. Nano Lett. 2015, 15, 3692 10.1021/nl5048779
39. Dou, L.; Wong, A. B.; Yu, Y.; Lai, M.; Kotov, N.; Eaton, S. W.; Fu, A.; Bischak, C. G.; Ma, J.; Ding, T.; Ginsberg, N. S.; Wang, L.-W.; Alivisatos, A. P.; Yang, P. Science 2015, 349, 1518 10.1126/science.aac7660
40. Nedelcu, G.; Protesescu, L.; Yakunin, S.; Bodnarchuk, M. I.; Grotevent, M. J.; Kovalenko, M. V. Nano Lett. 2015, 15, 5635 10.1021/acs.nanolett.5b02404
41. Zhang, F.; Zhong, H.; Chen, C.; Wu, X.-g.; Hu, X.; Huang, H.; Han, J.; Zou, B.; Dong, Y. ACS Nano 2015, 9, 4533 10.1021/acsnano.5b01154
42. Akkerman, Q. A.; D'Innocenzo, V.; Accornero, S.; Scarpellini, A.; Petrozza, A.; Prato, M.; Manna, L. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 10276 10.1021/jacs.5b05602
43. Jang, D. M.; Park, K.; Kim, D. H.; Park, J.; Shojaei, F.; Kang, H. S.; Ahn, J.-P.; Lee, J. W.; Song, J. K. Nano Lett. 2015, 15, 5191 10.1021/acs.nanolett.5b01430
44. Wang, Y.; Li, X.; Song, J.; Xiao, L.; Zeng, H.; Sun, H. Adv. Mater. 2015, 27, 7101 10.1002/adma.201503573
45. Yakunin, S.; Protesescu, L.; Krieg, F.; Bodnarchuk, M. I.; Nedelcu, G.; Humer, M.; De Luca, G.; Fiebig, M.; Heiss, W.; Kovalenko, M. V. Nat. Commun. 2015, 6, 8056 10.1038/ncomms9056
46. Zhang, D.; Eaton, S. W.; Yu, Y.; Dou, L.; Yang, P. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 9230 10.1021/jacs.5b05404
47. Hassan, Y.; Song, Y.; Pensack, R. D.; Abdelrahman, A. I.; Kobayashi, Y.; Winnik, M. A.; Scholes, G. D. Adv. Mater. 2016, 28, 566 10.1002/adma.201503461
48. Hu, F.; Zhang, H.; Sun, C.; Yin, C.; Lv, B.; Zhang, C.; Yu, W. W.; Wang, X.; Zhang, Y.; Xiao, M. ACS Nano 2015, 9, 12410 10.1021/acsnano.5b05769
49. Zhang, C.; Xu, J.; Zhu, T.; Zhang, F.; Tan, Z.; Schiff, S. J.; Su, H.; Gao, S.; Wang, A. Y. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2009, 80, 035333 10.1103/PhysRevB.80.035333
50. Park, Y.-S.; Guo, S.; Makarov, N. S.; Klimov, V. I. ACS Nano 2015, 9, 10386 10.1021/acsnano.5b04584
51. Yamada, Y.; Yamada, T.; Le Quang, P.; Maruyama, N.; Nishimura, H.; Wakamiya, A.; Murata, Y.; Kanemitsu, Y. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 10456 10.1021/jacs.5b04503
52. Sheikbahae, M.; Said, A. A.; Wei, T. H.; Hagan, D. J.; Vanstryland, E. W. IEEE J. Quantum Electron. 1990, 26, 760 10.1109/3.53394
53. Walters, G.; Sutherland, B. R.; Hoogland, S.; Shi, D.; Comin, R.; Sellan, D. P.; Bake, O. M.; Sargent, E. H. ACS Nano 2015, 9, 9340 10.1021/acsnano.5b03308
54. Klimov, V. I.; Mikhailovsky, A. A.; Xu, S.; Malko, A.; Hollingsworth, J. A.; Leatherdale, C. A.; Eisler, H. J.; Bawendi, M. G. Science 2000, 290, 314 10.1126/science.290.5490.314
55. Malko, A. V.; Mikhailovsky, A. A.; Petruska, M. A.; Hollingsworth, J. A.; Htoon, H.; Bawendi, M. G.; Klimov, V. I. Appl. Phys. Lett. 2002, 81, 1303 10.1063/1.1497708
56. Guzelturk, B.; Kelestemur, Y.; Olutas, M.; Delikanli, S.; Demir, H. V. ACS Nano 2014, 8, 6599 10.1021/nn5022296
57. Grim, J. Q.; Christodoulou, S.; Di Stasio, F.; Krahne, R.; Cingolani, R.; Manna, L.; Moreels, I. Nat. Nanotechnol. 2014, 9, 891 10.1038/nnano.2014.213
58. Dang, C.; Lee, J.; Breen, C.; Steckel, J. S.; Coe-Sullivan, S.; Nurmikko, A. Nat. Nanotechnol. 2012, 7, 335 10.1038/nnano.2012.61
59. She, C.; Fedin, I.; Dolzhnikov, D. S.; Demortiere, A.; Schaller, R. D.; Pelton, M.; Talapin, D. V. Nano Lett. 2014, 14, 2772 10.1021/nl500775p
60. Yeltik, A.; Delikanli, S.; Olutas, M.; Kelestemur, Y.; Guzelturk, B.; Demir, H. V. J. Phys. Chem. C 2015, 119, 26768 10.1021/acs.jpcc.5b09275
61. Wang, Y.; Leck, K. S.; Van Duong, T.; Chen, R.; Nalla, V.; Gao, Y.; He, T.; Demir, H. V.; Sun, H. Adv. Mater. 2015, 27, 169 10.1002/adma.201403237
62. Scott, R.; Achtstein, A. W.; Prudnikau, A.; Antanovich, A.; Christodoulou, S.; Moreels, I.; Artemyev, M.; Woggon, U. Nano Lett. 2015, 15, 4985 10.1021/acs.nanolett.5b00966
63. Eaton, S. W.; Lai, M.; Gibson, N. A.; Wong, A. B.; Dou, L.; Ma, J.; Wang, L.-W.; Leone, S. R.; Yang, P. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2016, 113, 1993 10.1073/pnas.1600789113
64. Wang, Y.; Li, X.; Zhao, X.; Xiao, L.; Zeng, H.; Sun, H. Nano Lett. 2016, 16, 448 10.1021/acs.nanolett.5b04110
65. Pan, J.; Sarmah, S. P.; Murali, B.; Dursun, I.; Peng, W.; Parida, M. R.; Liu, J.; Sinatra, L.; Alyami, N.; Zhao, C.; Alarousu, E.; Ng, T. K.; Ooi, B. S.; Bakr, O. M.; Mohammed, O. F. J. Phys. Chem. Lett. 2015, 6, 5027 10.1021/acs.jpclett.5b02460
66. Lo, S. S.; Mirkovic, T.; Chuang, C.-H.; Burda, C.; Scholes, G. D. Adv. Mater. 2011, 23, 180 10.1002/adma.201002290
67. Klimov, V. I.; Ivanov, S. A.; Nanda, J.; Achermann, M.; Bezel, I.; McGuire, J. A.; Piryatinski, A. Nature 2007, 447, 441 10.1038/nature05839
68. Huang, L.-y.; Lambrecht, W. R. L. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2013, 88, 165203 10.1103/PhysRevB.88.165203
69. Lang, L.; Yang, J. H.; Liu, H. R.; Xiang, H. J.; Gong, X. G. Phys. Lett. A 2014, 378, 290 10.1016/j.physleta.2013.11.018
70. Zhang, C.; Sun, D.; Sheng, C. X.; Zhai, Y. X.; Mielczarek, K.; Zakhidov, A.; Vardeny, Z. V. Nat. Phys. 2015, 11, 427 10.1038/nphys3277
71. Giovanni, D.; Ma, H.; Chua, J.; Graetzel, M.; Ramesh, R.; Mhaisalkar, S.; Mathews, N.; Sum, T. C. Nano Lett. 2015, 15, 1553 10.1021/nl5039314
72. Klimov, V. I.; Mikhailovsky, A. A.; McBranch, D. W.; Leatherdale, C. A.; Bawendi, M. G. Science 2000, 287, 1011
73. Snee, P. T.; Chan, Y. H.; Nocera, D. G.; Bawendi, M. G. Adv. Mater. 2005, 17, 1131 10.1002/adma.200401571