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 koloidalne z kropkami kwantowymi pompowane optycznie i lasery koloidalne z kropkami kwantowymi pompowane elektrycznie. W wielu dziedzinach, takich jak laboratorium i przemysł,lasery pompowane optycznie, takie jak lasery światłowodowe i lasery szafirowe domieszkowane tytanem, odgrywają ważną rolę. Ponadto w niektórych konkretnych scenariuszach, takich jak w dziedzinielaser mikroprzepływowy optyczny, metoda laserowa oparta na pompowaniu optycznym jest najlepszym wyborem. Jednak biorąc pod uwagę przenośność i szeroki zakres zastosowań, kluczem do zastosowania laserów koloidalnych kropek kwantowych jest uzyskanie wyjścia laserowego przy pompowaniu elektrycznym. Jednak do tej pory nie zrealizowano elektrycznie pompowanych laserów koloidalnych kropek kwantowych. Dlatego też, mając za główny kierunek realizację elektrycznie pompowanych laserów koloidalnych kropek kwantowych, autor najpierw omawia kluczowe ogniwo uzyskiwania elektrycznie wstrzykiwanych laserów koloidalnych kropek kwantowych, to znaczy realizację lasera z ciągłą falą optycznie pompowanego koloidalnego punktu kwantowego, a następnie rozszerza się na laser z roztworem optycznie pompowanym koloidalnym punktem kwantowym, który najprawdopodobniej jako pierwszy znajdzie zastosowanie komercyjne. Struktura korpusu tego artykułu jest pokazana na rysunku 1.

Istniejące wyzwanie
W badaniach nad laserem koloidalnym kropką kwantową największym wyzwaniem jest nadal to, jak uzyskać koloidalny ośrodek wzmocnienia kropki kwantowej o niskim progu, wysokim wzmocnieniu, długim czasie wzmocnienia i wysokiej stabilności. Chociaż zgłoszono nowe struktury i materiały, takie jak nanopłytki, gigantyczne kropki kwantowe, kropki kwantowe gradientowe i kropki kwantowe perowskitowe, żadna pojedyncza kropka kwantowa nie została potwierdzona w wielu laboratoriach w celu uzyskania ciągłego lasera pompowanego optycznie, 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 wydajności wzmocnienia kropek kwantowych z różnych krajów i laboratoriów znacznie się różnią, a powtarzalność nie jest wysoka, co również utrudnia rozwój koloidalnych kropek kwantowych o wysokich właściwościach wzmocnienia.

Do tej pory nie udało się zrealizować lasera elektropompowanego kropkami kwantowymi, co wskazuje na to, że nadal istnieją wyzwania w zakresie podstawowych badań fizycznych i kluczowych badań technologicznych nad kropkami kwantowymiurządzenia laserowe. Kropki kwantowe koloidalne (QDS) to nowy materiał wzmacniający przetwarzalny w roztworze, który można odnieść do struktury urządzenia elektrowtryskowego organicznych diod elektroluminescencyjnych (LED). Jednak ostatnie badania wykazały, że proste odniesienie nie wystarczy, aby zrealizować elektrowtryskowy laser koloidalnych kropek kwantowych. Biorąc pod uwagę różnicę w strukturze elektronicznej i trybie przetwarzania między koloidalnymi kropkami kwantowymi a materiałami organicznymi, opracowanie nowych metod przygotowywania filmu roztworowego 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 koloidalne kropki kwantowe zawierające metale ciężkie. Biorąc pod uwagę ochronę środowiska i zagrożenia biologiczne, opracowanie nowych zrównoważonych materiałów laserowych koloidalnych kropek kwantowych stanowi duże wyzwanie.

W przyszłych pracach badania optycznie pompowanych laserów kwantowych i elektrycznie pompowanych laserów kwantowych powinny iść ręka w rękę i odgrywać równie ważną rolę w badaniach podstawowych i praktycznych zastosowaniach. W procesie praktycznego zastosowania koloidalnego lasera kwantowego wiele typowych problemów musi zostać pilnie rozwiązanych, a sposób pełnego wykorzystania unikalnych właściwości i funkcji koloidalnego punktu kwantowego pozostaje do zbadania.