Прогресс исследований в областиколлоидные квантовые лазеры
В зависимости от метода накачки коллоидные квантовые лазеры можно разделить на две категории: лазеры с оптической накачкой и лазеры с электрической накачкой. Они широко используются в лабораторных и промышленных условиях.лазеры с оптической накачкойТакие лазеры, как волоконные лазеры и сапфировые лазеры, легированные титаном, играют важную роль. Кроме того, в некоторых специфических сценариях, например, в областиоптический микропотоковый лазерМетод лазерной накачки на основе оптического возбуждения является наилучшим выбором. Однако, учитывая портативность и широкий спектр применений, ключевым моментом в применении лазеров на основе коллоидных квантовых точек является получение лазерного излучения при электрической накачке. Тем не менее, до настоящего времени лазеры на основе коллоидных квантовых точек с электрической накачкой не были реализованы. Поэтому, рассматривая реализацию лазеров на основе коллоидных квантовых точек с электрической накачкой в качестве основного направления, автор сначала обсуждает ключевое звено в получении лазеров на основе коллоидных квантовых точек с электрической инжекцией, то есть реализацию непрерывного лазера на основе коллоидных квантовых точек с оптической накачкой, а затем расширяет рассмотрение до лазера на основе раствора коллоидных квантовых точек с оптической накачкой, который, по всей вероятности, станет первым, получившим коммерческое применение. Структура данной статьи показана на рисунке 1.
Существующая проблема
В исследованиях лазеров на основе коллоидных квантовых точек самой большой проблемой по-прежнему остается получение среды усиления на основе коллоидных квантовых точек с низким порогом усиления, высоким коэффициентом усиления, длительным временем жизни усиления и высокой стабильностью. Хотя были описаны новые структуры и материалы, такие как нанолисты, гигантские квантовые точки, градиентные квантовые точки и перовскитные квантовые точки, ни одна квантовая точка не была подтверждена в нескольких лабораториях для получения лазера с непрерывной оптической накачкой, что указывает на недостаточный порог усиления и стабильность квантовых точек. Кроме того, из-за отсутствия единых стандартов синтеза и характеризации характеристик квантовых точек, отчеты о характеристиках усиления квантовых точек из разных стран и лабораторий сильно различаются, а воспроизводимость невысока, что также препятствует разработке коллоидных квантовых точек с высокими свойствами усиления.
В настоящее время лазер с электронакачкой на квантовых точках еще не реализован, что указывает на наличие проблем в фундаментальной физике и ключевых технологических исследованиях квантовых точек.лазерные устройстваКоллоидные квантовые точки (ККТ) представляют собой новый материал для усиления, обрабатываемый в растворе, который можно отнести к структуре электроинжекционных устройств органических светодиодов (LED). Однако недавние исследования показали, что простого сравнения недостаточно для создания электроинжекционного лазера на основе коллоидных квантовых точек. Учитывая различия в электронной структуре и способе обработки между коллоидными квантовыми точками и органическими материалами, разработка новых методов получения пленочных растворов, подходящих для коллоидных квантовых точек и материалов с функциями переноса электронов и дырок, является единственным способом реализации электролазера, создаваемого квантовыми точками. Наиболее зрелой системой коллоидных квантовых точек по-прежнему остаются коллоидные квантовые точки кадмия, содержащие тяжелые металлы. С учетом защиты окружающей среды и биологической опасности, разработка новых устойчивых материалов для коллоидных квантовых точек для лазеров является серьезной задачей.
В будущих исследованиях изучение лазеров на квантовых точках с оптической и электрической накачкой должно идти рука об руку и играть одинаково важную роль как в фундаментальных исследованиях, так и в практическом применении. В процессе практического применения коллоидных лазеров на квантовых точках необходимо срочно решить множество общих проблем, и еще предстоит изучить, как в полной мере использовать уникальные свойства и функции коллоидных квантовых точек.
Дата публикации: 20 февраля 2024 г.