Cesium lead bromide (CsPbBr3) perovskite has attracted great attention recently for its potentials for next-generation green-color lasing devices owing to the relatively high structural stability and the high emission efficiency among the perovskite family. Herein, we explore the origins of cavity modes in CsPbBr3 microplatelets (MPs) lasers by using angle-resolved microphotoluminescence Fourier imaging technique, which is still controversial so far. In-plane Fabry–Pérot (F-P) mode lasing transition to whispering-gallery-mode (WGM) lasing is verified at room temperature, which mostly occurs in large MPs with edge length (L) over 13 μm. The F-P lasing is suppressed upon decreasing L or increasing excitation density, and the WGM lasing is predominant for all MPs at high excitation density. Furthermore, the parity and symmetry of in-plane F-P modes are classified. These results advance the fundamental understanding of lasing modes in planar microcavities as well as their applications in on-chip interconnection and quantum optics.
REFERENCES
1.
M. A.
Green
, A.
Ho-Baillie
, and H. J.
Snaith
, Nat. Photonics
8
, 506
(2014
).2.
B. R.
Sutherland
and E. H.
Sargent
, Nat. Photonics
10
, 295
(2016
).3.
G.
Xing
, N.
Mathews
, S. S.
Lim
, N.
Yantara
, X.
Liu
, D.
Sabba
, M.
Grätzel
, S.
Mhaisalkar
, and T. C.
Sum
, Nat. Mater.
13
, 476
(2014
).4.
Q.
Zhang
, S. T.
Ha
, X.
Liu
, T. C.
Sum
, and Q.
Xiong
, Nano Lett.
14
, 5995
(2014
).5.
H.
Zhu
, Y.
Fu
, F.
Meng
, X.
Wu
, Z.
Gong
, Q.
Ding
, M. V.
Gustafsson
, M. T.
Trinh
, S.
Jin
, and X. Y.
Zhu
, Nat. Mater.
14
, 636
(2015
).6.
Q.
Zhang
, R.
Su
, W.
Du
, X.
Liu
, L.
Zhao
, S. T.
Ha
, and Q.
Xiong
, Small Methods
1
, 1700163
(2017
).7.
H.
Wang
and D. H.
Kim
, Chem. Soc. Rev.
46
, 5204
(2017
).8.
A.
Kojima
, K.
Teshima
, Y.
Shirai
, and T.
Miyasaka
, J. Am. Chem. Soc.
131
, 6050
(2009
).9.
M.
Liu
, M. B.
Johnston
, and H. J.
Snaith
, Nature
501
, 395
(2013
).10.
H.
Zhou
, Q.
Chen
, G.
Li
, S.
Luo
, T.-b.
Song
, H.-S.
Duan
, Z.
Hong
, J.
You
, Y.
Liu
, and Y.
Yang
, Science
345
, 542
(2014
).11.
M.
Saliba
, T.
Matsui
, K.
Domanski
, J.-Y.
Seo
, A.
Ummadisingu
, S. M.
Zakeeruddin
, J.-P.
Correa-Baena
, W. R.
Tress
, A.
Abate
, A.
Hagfeldt
, and M.
Grätzel
, Science
354
, 206
(2016
).12.
E. H.
Jung
, N. J.
Jeon
, E. Y.
Park
, C. S.
Moon
, T. J.
Shin
, T.-Y.
Yang
, J. H.
Noh
, and J.
Seo
, Nature
567
, 511
(2019
).13.
K.
Lin
, J.
Xing
, L. N.
Quan
, F. P. G.
de Arquer
, X.
Gong
, J.
Lu
, L.
Xie
, W.
Zhao
, D.
Zhang
, C.
Yan
, W.
Li
, X.
Liu
, Y.
Lu
, J.
Kirman
, E. H.
Sargent
, Q.
Xiong
, and Z.
Wei
, Nature
562
, 245
(2018
).14.
Y.
Cao
, N.
Wang
, H.
Tian
, J.
Guo
, Y.
Wei
, H.
Chen
, Y.
Miao
, W.
Zou
, K.
Pan
, Y.
He
, H.
Cao
, Y.
Ke
, M.
Xu
, Y.
Wang
, M.
Yang
, K.
Du
, Z.
Fu
, D.
Kong
, D.
Dai
, Y.
Jin
, G.
Li
, H.
Li
, Q.
Peng
, J.
Wang
, and W.
Huang
, Nature
562
, 249
(2018
).15.
Y.
Jia
, R. A.
Kerner
, A. J.
Grede
, B. P.
Rand
, and N. C.
Giebink
, Nat. Photonics
11
, 784
(2017
).16.
Z.
Li
, J.
Moon
, A.
Gharajeh
, R.
Haroldson
, R.
Hawkins
, W.
Hu
, A.
Zakhidov
, and Q.
Gu
, ACS Nano
12
, 10968
(2018
).17.
P.
Brenner
, O.
Bar-On
, M.
Jakoby
, I.
Allegro
, B. S.
Richards
, U. W.
Paetzold
, I. A.
Howard
, J.
Scheuer
, and U.
Lemmer
, Nat. Commun.
10
, 988
(2019
).18.
T. J. S.
Evans
, A.
Schlaus
, Y.
Fu
, X.
Zhong
, T. L.
Atallah
, M. S.
Spencer
, L. E.
Brus
, S.
Jin
, and X. Y.
Zhu
, Adv. Opt. Mater.
6
, 1700982
(2018
).19.
L.
Jiang
, R.
Liu
, R.
Su
, Y.
Yu
, H.
Xu
, Y.
Wei
, Z.-K.
Zhou
, and X.
Wang
, Nanoscale
10
, 13565
(2018
).20.
S.
Zhang
, Q.
Shang
, W.
Du
, J.
Shi
, Z.
Wu
, Y.
Mi
, J.
Chen
, F.
Liu
, Y.
Li
, M.
Liu
, Q.
Zhang
, and X.
Liu
, Adv. Opt. Mater.
6
, 1701032
(2018
).21.
W.
Du
, S.
Zhang
, J.
Shi
, J.
Chen
, Z.
Wu
, Y.
Mi
, Z.
Liu
, Y.
Li
, X.
Sui
, R.
Wang
, X.
Qiu
, T.
Wu
, Y.
Xiao
, Q.
Zhang
, and X.
Liu
, ACS Photonics
5
, 2051
(2018
).22.
R.
Su
, C.
Diederichs
, J.
Wang
, T. C. H.
Liew
, J.
Zhao
, S.
Liu
, W.
Xu
, Z.
Chen
, and Q.
Xiong
, Nano Lett.
17
, 3982
(2017
).23.
R.
Su
, J.
Wang
, J.
Zhao
, J.
Xing
, W.
Zhao
, C.
Diederichs
, T. C. H.
Liew
, and Q.
Xiong
, Sci. Adv.
4
, eaau0244
(2018
).24.
H.
Deng
, H.
Haug
, and Y.
Yamamoto
, Rev. Mod. Phys.
82
, 1489
(2010
).25.
S. L.
McCall
, A. F. J.
Levi
, R. E.
Slusher
, S. J.
Pearton
, and R. A.
Logan
, Appl. Phys. Lett.
60
, 289
(1992
).26.
D. K.
Armani
, T. J.
Kippenberg
, S. M.
Spillane
, and K. J.
Vahala
, Nature
421
, 925
(2003
).27.
J.
Van Campenhout
, P.
Rojo-Romeo
, P.
Regreny
, C.
Seassal
, D.
Van Thourhout
, S.
Verstuyft
, L.
Di Cioccio
, J. M.
Fedeli
, C.
Lagahe
, and R.
Baets
, Opt. Express
15
, 6744
(2007
).28.
L.
He
, Ş. K.
Özdemir
, and L.
Yang
, Laser Photonics Rev.
7
, 60
(2013
).29.
Y.
Ye
, Z. J.
Wong
, X.
Lu
, X.
Ni
, H.
Zhu
, X.
Chen
, Y.
Wang
, and X.
Zhang
, Nat. Photonics
9
, 733
(2015
).30.
Q.
Liao
, K.
Hu
, H.
Zhang
, X.
Wang
, J.
Yao
, and H.
Fu
, Adv. Mater.
27
, 3405
(2015
).31.
Q.
Zhang
, R.
Su
, X.
Liu
, J.
Xing
, T. C.
Sum
, and Q.
Xiong
, Adv. Funct. Mater.
26
, 6238
(2016
).32.
K.
Wang
, G.
Li
, S.
Wang
, S.
Liu
, W.
Sun
, C.
Huang
, Y.
Wang
, Q.
Song
, and S.
Xiao
, Adv. Mater.
30
, 1801481
(2018
).33.
K.-J.
Che
and Y.-Z.
Huang
, J. Appl. Phys.
107
, 113103
(2010
).34.
H.
Baek
, J. K.
Hyun
, K.
Chung
, H.
Oh
, and G.-C.
Yi
, Appl. Phys. Lett.
105
, 201108
(2014
).35.
C.
Feng
, Z.
Xu
, X.
Wang
, H.
Yang
, L.
Zheng
, and H.
Fu
, ACS Appl. Mater. Interfaces
9
, 7385
(2017
).36.
A. K.
Bhowmik
, Appl. Opt.
39
, 3071
(2000
).37.
T. F.
Krauss
, Nat. Photonics
2
, 448
(2008
).38.
K.
Takazawa
, J.-i.
Inoue
, K.
Mitsuishi
, and T.
Takamasu
, Phys. Rev. Lett.
105
, 067401
(2010
).39.
Q.
Shang
, S.
Zhang
, Z.
Liu
, J.
Chen
, P.
Yang
, C.
Li
, W.
Li
, Y.
Zhang
, Q.
Xiong
, X.
Liu
, and Q.
Zhang
, Nano Lett.
18
, 3335
(2018
).40.
Y.
Wang
, X.
Sun
, R.
Shivanna
, Y.
Yang
, Z.
Chen
, Y.
Guo
, G.-C.
Wang
, E.
Wertz
, F.
Deschler
, Z.
Cai
, H.
Zhou
, T.-M.
Lu
, and J.
Shi
, Nano Lett.
16
, 7974
(2016
).41.
X.
Hu
, H.
Zhou
, Z.
Jiang
, X.
Wang
, S.
Yuan
, J.
Lan
, Y.
Fu
, X.
Zhang
, W.
Zheng
, X.
Wang
, X.
Zhu
, L.
Liao
, G.
Xu
, S.
Jin
, and A.
Pan
, ACS Nano
11
, 9869
(2017
).42.
L.
Zhao
, Y.
Gao
, M.
Su
, Q.
Shang
, Z.
Liu
, Q.
Li
, Q.
Wei
, M.
Li
, L.
Fu
, Y.
Zhong
, J.
Shi
, J.
Chen
, Y.
Zhao
, X.
Qiu
, X.
Liu
, N.
Tang
, G.
Xing
, X.
Wang
, B.
Shen
, and Q.
Zhang
, ACS Nano
13
, 10085
(2019
).43.
J.
Chen
, Y.
Fu
, L.
Samad
, L.
Dang
, Y.
Zhao
, S.
Shen
, L.
Guo
, and S.
Jin
, Nano Lett.
17
, 460
(2017
).44.
Y.
Gao
, L.
Zhao
, Q.
Shang
, Y.
Zhong
, Z.
Liu
, J.
Chen
, Z.
Zhang
, J.
Shi
, W.
Du
, Y.
Zhang
, S.
Chen
, P.
Gao
, X.
Liu
, X.
Wang
, and Q.
Zhang
, Adv. Mater.
30
, 1801805
(2018
).45.
Z.
Liu
, Q.
Shang
, C.
Li
, L.
Zhao
, Y.
Gao
, Q.
Li
, J.
Chen
, S.
Zhang
, X.
Liu
, Y.
Fu
, and Q.
Zhang
, Appl. Phys. Lett.
114
, 101902
(2019
).46.
E. M.
Hutter
, M. C.
Gélvez-Rueda
, A.
Osherov
, V.
Bulović
, F. C.
Grozema
, S. D.
Stranks
, and T. J.
Savenije
, Nat. Mater.
16
, 115
(2016
).47.
L.
Protesescu
, S.
Yakunin
, M. I.
Bodnarchuk
, F.
Krieg
, R.
Caputo
, C. H.
Hendon
, R. X.
Yang
, A.
Walsh
, and M. V.
Kovalenko
, Nano Lett.
15
, 3692
(2015
).48.
Y.
Mi
, B.
Jin
, L.
Zhao
, J.
Chen
, S.
Zhang
, J.
Shi
, Y.
Zhong
, W.
Du
, J.
Zhang
, Q.
Zhang
, T.
Zhai
, and X.
Liu
, Small
15
, 1901364
(2019
).49.
R.
Chen
, B.
Ling
, X. W.
Sun
, and H. D.
Sun
, Adv. Mater.
23
, 2199
(2011
).50.
S. C.
Singh
, H.
Zeng
, C.
Guo
, and W.
Cai
, in Nanomaterials: Processing and Characterization with Lasers
, edited by S. C.
Singh
, H.
Zeng
, C.
Guo
, and W.
Cai
(Wiley-VCH
, 2012
), p. 1
.51.
B.
Redding
, A.
Cerjan
, X.
Huang
, M. L.
Lee
, A. D.
Stone
, M. A.
Choma
, and H.
Cao
, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.
112
, 1304
(2015
).52.
L.
Sun
, M.-L.
Ren
, W.
Liu
, and R.
Agarwal
, Nano Lett.
14
, 6564
(2014
).53.
F.
Intonti
, F.
Riboli
, N.
Caselli
, M.
Abbarchi
, S.
Vignolini
, D. S.
Wiersma
, A.
Vinattieri
, D.
Gerace
, L.
Balet
, L. H.
Li
, M.
Francardi
, A.
Gerardino
, A.
Fiore
, and M.
Gurioli
, Phys. Rev. Lett.
106
, 143901
(2011
).54.
D.
Xu
, W.
Liu
, S.
Zhang
, X.
Shen
, and Z.
Chen
, Opt. Express
21
, 3911
(2013
).55.
S. W.
Eaton
, M.
Lai
, N. A.
Gibson
, A. B.
Wong
, L.
Dou
, J.
Ma
, L.-W.
Wang
, S. R.
Leone
, and P.
Yang
, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.
113
, 1993
(2016
).56.
C.
Sheng
, C.
Zhang
, Y.
Zhai
, K.
Mielczarek
, W.
Wang
, W.
Ma
, A.
Zakhidov
, and Z. V.
Vardeny
, Phys. Rev. Lett.
114
, 116601
(2015
).57.
A. P.
Schlaus
, M. S.
Spencer
, K.
Miyata
, F.
Liu
, X.
Wang
, I.
Datta
, M.
Lipson
, A.
Pan
, and X. Y.
Zhu
, Nat. Commun.
10
, 265
(2019
).58.
C.
Klingshirn
, R.
Hauschild
, J.
Fallert
, and H.
Kalt
, Phys. Rev. B
75
, 115203
(2007
).59.
X.
Liu
, Q.
Zhang
, Q.
Xiong
, and T. C.
Sum
, Nano Lett.
13
, 1080
(2013
).60.
J. S.
Manser
and P. V.
Kamat
, Nat. Photonics
8
, 737
(2014
).61.
D. J.
Clark
, C. C.
Stoumpos
, F. O.
Saouma
, M. G.
Kanatzidis
, and J. I.
Jang
, Phys. Rev. B
93
, 195202
(2016
).62.
X.
Liu
, Q.
Zhang
, J. N.
Yip
, Q.
Xiong
, and T. C.
Sum
, Nano Lett.
13
, 5336
(2013
).63.
M. B.
Price
, J.
Butkus
, T. C.
Jellicoe
, A.
Sadhanala
, A.
Briane
, J. E.
Halpert
, K.
Broch
, J. M.
Hodgkiss
, R. H.
Friend
, and F.
Deschler
, Nat. Commun.
6
, 8420
(2015
).64.
D.
Saxena
, F.
Wang
, Q.
Gao
, S.
Mokkapati
, H. H.
Tan
, and C.
Jagadish
, Nano Lett.
15
, 5342
(2015
).© 2019 Author(s).
2019
Author(s)
You do not currently have access to this content.
