Directional growth of ultralong nanowires (NWs) is significant for practical application of large-scale optoelectronic integration. Here, we demonstrate the controlled growth of in-plane directional perovskite CsPbBr3 NWs, induced by graphoepitaxial effect on annealed M-plane sapphire substrates. The wires have a diameter of several hundred nanometers, with lengths up to several millimeters. Microstructure characterization shows that CsPbBr3 NWs are high-quality single crystals, with smooth surfaces and well-defined cross section. The NWs have very strong band-edge photoluminescence (PL) with a long PL lifetime of ∼25 ns and can realize high-quality optical waveguides. Photodetectors constructed on these individual NWs exhibit excellent photoresponse with an ultrahigh responsivity of 4400 A/W and a very fast response speed of 252 μs. This work presents an important step toward scalable growth of high-quality perovskite NWs, which will provide promising opportunities in constructing integrated nanophotonic and optoelectronic systems.

Although great efforts have been devoted to the synthesis of halide perovskites nanostructures, vapor growth of high-quality one-dimensional cesium lead halide nanostructures for tunable nanoscale lasers is still a challenge. Here, we report the growth of high-quality all-inorganic cesium lead halide alloy perovskite micro/nanorods with complete composition tuning by vapor-phase deposition. The as-grown micro/nanorods are single-crystalline with a triangular cross section and show strong photoluminescence which can be tuned from 415 to 673 nm by varying the halide composition. Furthermore, these single-crystalline perovskite micro/nanorods themselves function as effective Fabry–Perot cavities for nanoscale lasers. We have realized room-temperature tunable lasing of cesium lead halide perovskite with low lasing thresholds (∼14.1 μJ cm–2) and high Q factors (∼3500).

Single-mode laser is realized in a cesium lead halide perovskite submicron sphere at room temperature. All-inorganic cesium lead halide (CsPbX3, X = Cl, Br, I) microspheres with tunable sizes (0.2–10 μm) are first fabricated by a dual-source chemical vapor deposition method. Due to smooth surface and regular geometry structure of microspheres, whispering gallery resonant modes make a single-mode laser realized in a submicron sphere. Surprisingly, a single-mode laser with a very narrow line width (∼0.09 nm) was achieved successfully in the CsPbX3 spherical cavity at low threshold (∼0.42 μJ cm–2) with a high cavity quality factor (∼6100), which are the best specifications of lasing modes in all natural nano/microcavities ever reported. By modulating the halide composition and sizes of the microspheres, the wavelength of a single-mode laser can be continuously tuned from red to violet (425–715 nm). This work illustrates that the well-controlled synthesis of metal cesium lead halide perovskite nano/microspheres may offer an alternative route to produce a widely tunable and greatly miniaturized single-mode laser.

High-quality metal halide perovskite single crystals have low defect densities and excellent photophysical properties, yet thin films are the most sought after material geometry for optoelectronic devices. Perovskite single-crystal thin films (SCTFs) would be highly desirable for high-performance devices, but their growth remains challenging, particularly for inorganic metal halide perovskites. Herein, we report the facile vapor-phase epitaxial growth of cesium lead bromide perovskite (CsPbBr3) continuous SCTFs with controllable micrometer thickness, as well as nanoplate arrays, on traditional oxide perovskite SrTiO3(100) substrates. Heteroepitaxial single-crystal growth is enabled by the serendipitous incommensurate lattice match between these two perovskites, and overcoming the limitation of island-forming Volmer–Weber crystal growth is critical for growing large-area continuous thin films. Time-resolved photoluminescence, transient reflection spectroscopy, and electrical transport measurements show that the CsPbBr3 epitaxial thin film has a slow charge carrier recombination rate, low surface recombination velocity (104 cm s–1), and low defect density of 1012 cm–3, which are comparable to those of CsPbBr3 single crystals. This work suggests a general approach using oxide perovskites as substrates for heteroepitaxial growth of halide perovskites. The high-quality halide perovskite SCTFs epitaxially integrated with multifunctional oxide perovskites could open up opportunities for a variety of high-performance optoelectronics devices.

Cesium lead halide perovskite nanowires have emerged as promising low-dimensional semiconductor structures for integrated photonic applications. Understanding light-matter interactions in a nanowire cavity is of both fundamental and practical interest in designing low-power-consumption nanoscale light sources. In this work, high-quality in-plane aligned halide perovskite CsPbX3 (X = Cl, Br, I) nanowires are synthesized by a vapor growth method on an annealed M-plane sapphire substrate. Large-area nanowire laser arrays have been achieved based on the as-grown aligned CsPbX3 nanowires at room temperature with quite low pumping thresholds, very high quality factors, and a high degree of linear polarization. More importantly, it is found that exciton-polaritons are formed in the nanowires under the excitation of a pulsed laser, indicating a strong exciton-photon coupling in the optical microcavities made of cesium lead halide perovskites. The coupling strength in these CsPbX3 nanowires is dependent on the atomic composition, where the obtained room-temperature Rabi splitting energy is ∼210 ± 13, 146 ± 9, and 103 ± 5 meV for the CsPbCl3, CsPbBr3, and CsPbI3 nanowires, respectively. This work provides fundamental insights for the practical applications of all-inorganic perovskite CsPbX3 nanowires in designing light-emitting devices and integrated nanophotonic systems.

Monolayer tungsten selenide (WSe 2 ) has attracted attention due to its direct bandgap-generated strong light emission and light–matter interaction. Herein, vertical WSe 2 /VOCl bilayer heterojunctions with enhanced PL of WSe 2 were synthesized by the vapor growth method. The morphology, crystal structure, and chemical composition of the WSe 2 /VOCl heterojunctions were systematically investigated, which confirmed the successful formation of the heterojunctions. The PL emission intensity of WSe 2 obtained from the WSe 2 /VOCl heterojunction was about 2.4 times higher than that of the WSe 2 monolayer, demonstrating the high optical quality of the WSe 2 /VOCl heterojunction, which was further confirmed by time-resolved PL measurements. The insulator top VOCl, which was deposited on the surface of the semiconductor bottom WSe 2 as a surface passivation material, reducing the impurities and resulting in an atomically clean surface, successfully enhanced the PL emission of the bottom WSe 2 . This vertical WSe 2 /VOCl bilayer heterojunction with PL enhancement could provide a promising platform for optical devices.

An ammonium ylide-based relay annulation was disclosed, which uses DABCO as the catalyst and oxindole-derived α,β-unsaturated ketimines and γ-bromo-crotonates as the starting materials. This method enables the rapid assembly of a series of structurally novel spiro-polycyclic oxindoles containing a bicyclo[4.1.0]heptane moiety through simultaneous generation of three new bonds and two rings in one step under mild reaction conditions.