Postęp badań nad laserami koloidalnymi z kropkami kwantowymi

Postęp badańlasery koloidalne z kropkami kwantowymi
Ze względu na różne metody pompowania, lasery koloidalne z kropkami kwantowymi można podzielić na dwie kategorie: lasery z koloidalnymi kropkami kwantowymi pompowane optycznie i lasery z koloidalnymi kropkami kwantowymi pompowane elektrycznie. W wielu dziedzinach, takich jak laboratoria i przemysł,lasery pompowane optycznie, takie jak lasery światłowodowe i lasery szafirowe domieszkowane tytanem, odgrywają ważną rolę. Ponadto w niektórych konkretnych scenariuszach, na przykład w dziedzinieoptyczny laser mikroprzepływowyMetoda laserowa oparta na pompowaniu optycznym jest najlepszym wyborem. Biorąc jednak pod uwagę mobilność i szeroki zakres zastosowań, kluczem do zastosowania laserów koloidalnych z kropkami kwantowymi jest uzyskanie mocy lasera w warunkach pompowania elektrycznego. Jednak do tej pory nie zrealizowano laserów z koloidalnymi kropkami kwantowymi pompowanych elektrycznie. Dlatego też, mając na uwadze realizację laserów z koloidalnymi kropkami kwantowymi pompowanych elektrycznie jako główny kierunek rozwoju, autor najpierw omawia kluczowe ogniwo w procesie uzyskiwania laserów z koloidalnymi kropkami kwantowymi wtryskiwanymi elektrycznie, tj. realizację lasera z ciągłą falą optycznie pompowanego na koloidalnych kropkach kwantowych, a następnie rozszerza się na laser z roztworem optycznie pompowanym na koloidalnych kropkach kwantowych, który najprawdopodobniej będzie pierwszym laserem, który znajdzie zastosowanie komercyjne. Struktura niniejszego artykułu jest przedstawiona na rysunku 1.

Istniejące wyzwanie
W badaniach nad laserem koloidalnym z kropką kwantową, największym wyzwaniem jest wciąż uzyskanie ośrodka wzmocnienia koloidalnej kropki kwantowej o niskim progu, wysokim wzmocnieniu, długim czasie życia i wysokiej stabilności. Chociaż opisano nowe struktury i materiały, takie jak nanopłytki, gigantyczne kropki kwantowe, kropki kwantowe z gradientem i perowskitowe kropki kwantowe, żadna pojedyncza kropka kwantowa nie została potwierdzona w wielu laboratoriach jako laser pompowany optycznie falą ciągłą, co wskazuje, że próg wzmocnienia i stabilność kropek kwantowych są nadal niewystarczające. Ponadto, ze względu na brak ujednoliconych standardów syntezy i charakterystyki wydajności kropek kwantowych, raporty dotyczące wzmocnienia kropek kwantowych z różnych krajów i laboratoriów znacznie się różnią, a powtarzalność jest niska, co również utrudnia rozwój koloidalnych kropek kwantowych o wysokim wzmocnieniu.

Do tej pory nie udało się zrealizować lasera elektropompowanego kropkami kwantowymi, co wskazuje na to, że w badaniach nad podstawową fizyką i kluczową technologią kropek kwantowych wciąż istnieją wyzwania.urządzenia laseroweKoloidalne kropki kwantowe (QDS) to nowy materiał wzmacniający, przetwarzalny w roztworze, który można odnieść do struktury urządzenia elektroiniekcji organicznych diod elektroluminescencyjnych (LED). Jednak ostatnie badania wykazały, że samo odniesienie nie wystarcza do realizacji elektroiniekcji lasera z koloidalnymi kropkami kwantowymi. Biorąc pod uwagę różnice w strukturze elektronowej i sposobie przetwarzania między koloidalnymi kropkami kwantowymi a materiałami organicznymi, opracowanie nowych metod przygotowywania warstw roztworów odpowiednich dla koloidalnych kropek kwantowych i materiałów z funkcjami transportu elektronów i dziur jest jedynym sposobem na realizację elektrolasera indukowanego przez kropki kwantowe. Najbardziej dojrzałym systemem koloidalnych kropek kwantowych są nadal kadmowe kropki kwantowe zawierające metale ciężkie. Biorąc pod uwagę ochronę środowiska i zagrożenia biologiczne, opracowanie nowych, zrównoważonych materiałów laserowych z koloidalnymi kropkami kwantowymi stanowi poważne wyzwanie.

W przyszłych pracach, badania nad laserami z kropkami kwantowymi pompowanymi optycznie i laserami z kropkami kwantowymi pompowanymi elektrycznie powinny iść w parze i odgrywać równie ważną rolę w badaniach podstawowych i zastosowaniach praktycznych. W procesie praktycznego zastosowania laserów z koloidalnymi kropkami kwantowymi, wiele typowych problemów wymaga pilnego rozwiązania, a sposób pełnego wykorzystania unikalnych właściwości i funkcji koloidalnych kropek kwantowych pozostaje do zbadania.