Onderzoeksvoortgang vancolloïdale kwantumdotlasers
Afhankelijk van de verschillende pompmethoden kunnen colloïdale kwantumdotlasers worden onderverdeeld in twee categorieën: optisch gepompte colloïdale kwantumdotlasers en elektrisch gepompte colloïdale kwantumdotlasers. In veel sectoren, zoals het laboratorium en de industrie,optisch gepompte lasers, zoals fiberlasers en titaniumgedoteerde saffierlasers, spelen een belangrijke rol. Daarnaast spelen in sommige specifieke scenario's, zoals op het gebied vanoptische microflowlaser, is de lasermethode gebaseerd op optisch pompen de beste keuze. Gezien de draagbaarheid en het brede scala aan toepassingen, ligt de sleutel tot de toepassing van colloïdale kwantumdotlasers echter in het bereiken van laseruitvoer onder elektrisch pompen. Tot nu toe zijn elektrisch gepompte colloïdale kwantumdotlasers echter nog niet gerealiseerd. Daarom bespreekt de auteur, met de realisatie van elektrisch gepompte colloïdale kwantumdotlasers als hoofddoel, eerst de belangrijkste schakel voor het verkrijgen van elektrisch geïnjecteerde colloïdale kwantumdotlasers, namelijk de realisatie van een optisch gepompte laser met continue golf van colloïdale kwantumdots, en breidt deze vervolgens uit naar de optisch gepompte oplossingslaser met colloïdale kwantumdots, die zeer waarschijnlijk de eerste zal zijn die commerciële toepassing realiseert. De structuur van dit artikel wordt weergegeven in Figuur 1.
Bestaande uitdaging
In het onderzoek naar colloïdale kwantumdotlasers is de grootste uitdaging nog steeds het verkrijgen van een versterkingsmedium voor colloïdale kwantumdots met een lage drempelwaarde, hoge versterking, lange levensduur en hoge stabiliteit. Hoewel er al melding is gemaakt van nieuwe structuren en materialen zoals nanosheets, gigantische kwantumdots, gradiëntkwantumdots en perovskiet-kwantumdots, is er nog geen enkele kwantumdot in meerdere laboratoria bevestigd als een continu optisch gepompte laser. Dit wijst erop dat de versterkingsdrempelwaarde en stabiliteit van kwantumdots nog steeds onvoldoende zijn. Bovendien lopen de rapportages over de versterkingsprestaties van kwantumdots uit verschillende landen en laboratoria sterk uiteen, door het ontbreken van uniforme standaarden voor de synthese en prestatiekarakterisering van kwantumdots. Ook is de herhaalbaarheid niet hoog, wat de ontwikkeling van colloïdale kwantumdots met hoge versterkingseigenschappen belemmert.
Op dit moment is de elektrogepompte laser van de kwantumdot nog niet gerealiseerd, wat aangeeft dat er nog steeds uitdagingen zijn in het fundamentele natuurkunde- en sleuteltechnologisch onderzoek naar kwantumdots.laserapparatenColloïdale kwantumdots (QDS) zijn een nieuw, in oplossing verwerkbaar versterkingsmateriaal, dat kan worden verwezen naar de structuur van het elektro-injectie-apparaat van organische lichtgevende diodes (leds). Recente studies hebben echter aangetoond dat een eenvoudige referentie niet voldoende is om de elektro-injectie colloïdale kwantumdotlaser te realiseren. Gezien het verschil in elektronische structuur en verwerkingsmodus tussen colloïdale kwantumdots en organische materialen, is de ontwikkeling van nieuwe methoden voor het bereiden van oplossingsfilms die geschikt zijn voor colloïdale kwantumdots en materialen met elektronen- en gatentransportfuncties de enige manier om de door kwantumdots geïnduceerde elektrolaser te realiseren. Het meest volwassen colloïdale kwantumdotsysteem is nog steeds cadmiumcolloïdale kwantumdots die zware metalen bevatten. Gezien de bescherming van het milieu en biologische gevaren, is het een grote uitdaging om nieuwe, duurzame colloïdale kwantumdotlasermaterialen te ontwikkelen.
In toekomstig onderzoek zouden optisch gepompte kwantumdotlasers en elektrisch gepompte kwantumdotlasers hand in hand moeten gaan en een even belangrijke rol moeten spelen in fundamenteel onderzoek en praktische toepassingen. Tijdens de praktische toepassing van colloïdale kwantumdotlasers moeten veel voorkomende problemen dringend worden opgelost, en hoe de unieke eigenschappen en functies van colloïdale kwantumdotlasers volledig tot hun recht kunnen komen, moet nog worden onderzocht.
Plaatsingstijd: 20-02-2024