Tutkimuksen edistyminenkolloidiset kvanttipistelaserit
Eri pumppausmenetelmien mukaan kolloidiset kvanttipistelaserit voidaan jakaa kahteen luokkaan: optisesti pumpattuihin kolloidisiin kvanttipistelasereihin ja sähköisesti pumpattuihin kolloidisiin kvanttipistelasereihin. Monilla aloilla, kuten laboratorioissa ja teollisuudessa,optisesti pumpattavat laserit, kuten kuitulaserit ja titaanilla seostetut safiirilaserit, ovat tärkeässä roolissa. Lisäksi joissakin erityistilanteissa, kuten esimerkiksioptinen mikrovirtauslaserOptiseen pumppaukseen perustuva lasermenetelmä on paras valinta. Kuitenkin, ottaen huomioon kannettavuuden ja laajan sovellusalueen, kolloidisten kvanttipistelasereiden sovelluksen avain on saavuttaa laserin teho sähköisellä pumppauksella. Tähän mennessä sähköisesti pumpattuja kolloidisia kvanttipistelasereita ei kuitenkaan ole toteutettu. Siksi sähköisesti pumpattujen kolloidisten kvanttipistelasereiden päälinjan toteutuessa kirjoittaja käsittelee ensin sähköisesti injektoitujen kolloidisten kvanttipistelasereiden saavuttamisen keskeistä linkkiä, eli kolloidisten kvanttipisteiden jatkuvaaaltoisen optisesti pumpatun laserin toteutusta, ja sitten laajentaa lähestymistapaansa kolloidisiin kvanttipisteisiin optisesti pumpatulla liuoslaserilla, joka on erittäin todennäköisesti ensimmäinen kaupallisen sovelluksen toteuttava menetelmä. Tämän artikkelin runkorakenne on esitetty kuvassa 1.
Nykyinen haaste
Kolloidisen kvanttipistelaserin tutkimuksessa suurin haaste on edelleen, miten saada aikaan kolloidinen kvanttipisteiden vahvistusväliaine, jolla on alhainen kynnysarvo, suuri vahvistus, pitkä vahvistuksen elinikä ja korkea stabiilius. Vaikka uusia rakenteita ja materiaaleja, kuten nanosuikaleita, jättimäisiä kvanttipisteitä, gradienttigradienttikvanttipisteitä ja perovskiittikvanttipisteitä, on raportoitu, yhtäkään kvanttipistettä ei ole vahvistettu useissa laboratorioissa jatkuvalla aallolla toimivan optisesti pumpatun laserin aikaansaamiseksi. Tämä osoittaa, että kvanttipisteiden vahvistuskynnys ja stabiilius ovat edelleen riittämättömät. Lisäksi kvanttipisteiden synteesiä ja suorituskyvyn karakterisointia koskevien yhtenäisten standardien puuttumisen vuoksi kvanttipisteiden vahvistussuorituskykyraportit eri maista ja laboratorioista vaihtelevat suuresti, eikä toistettavuus ole korkea, mikä myös haittaa korkean vahvistuksen omaavien kolloidisten kvanttipisteiden kehittämistä.
Tällä hetkellä kvanttipisteisiin perustuvaa sähköpumpattua laseria ei ole toteutettu, mikä osoittaa, että kvanttipisteiden perusfysiikassa ja avainteknologiatutkimuksessa on edelleen haasteita.laserlaitteetKolloidiset kvanttipisteet (QDS) ovat uusi liuosprosessoitava vahvistusmateriaali, jota voidaan verrata orgaanisten valodiodien (ledien) sähköinjektiolaitteen rakenteeseen. Viimeaikaiset tutkimukset ovat kuitenkin osoittaneet, että yksinkertainen referenssi ei riitä sähköinjektiolla toimivan kolloidisen kvanttipistelaserin toteuttamiseen. Ottaen huomioon kolloidisten kvanttipisteiden ja orgaanisten materiaalien elektronirakenteen ja prosessointitavan erot, uusien kolloidisille kvanttipisteille ja elektronin ja aukon kuljetusfunktioita sisältäville materiaaleille soveltuvien liuoskalvon valmistusmenetelmien kehittäminen on ainoa tapa toteuttaa kvanttipisteiden indusoima sähkölaser. Kypsin kolloidinen kvanttipistejärjestelmä on edelleen kadmiumkolloidiset kvanttipisteet, jotka sisältävät raskasmetalleja. Ympäristönsuojelun ja biologisten vaarojen huomioon ottaen uusien kestävien kolloidisten kvanttipistelaserien materiaalien kehittäminen on suuri haaste.
Tulevaisuudessa optisesti pumpattujen kvanttipistelasereiden ja sähköisesti pumpattujen kvanttipistelasereiden tutkimuksen tulisi kulkea käsi kädessä ja olla yhtä tärkeässä roolissa sekä perustutkimuksessa että käytännön sovelluksissa. Kolloidisen kvanttipistelaserin käytännön sovelluksissa on monia yleisiä ongelmia, jotka on ratkaistava kiireellisesti, ja on vielä tutkittava, miten kolloidisen kvanttipisteen ainutlaatuiset ominaisuudet ja toiminnot voidaan hyödyntää täysimääräisesti.
Julkaisun aika: 20. helmikuuta 2024