用胶体量子点设计的led可以起到激光的作用

时间:2020-02-04 19:09 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

用胶体量子点设计的led可以起到激光的作用

通过成功地演示量子点LED,研究人员在实现多功能胶体量子点激光二极管的道路上达到了一个关键的里程碑。

洛斯阿拉莫斯的科学家们已经将经过精心设计的胶体量子点纳入一种新型发光二极管(LEDs)中,这种二极管包含一个集成的光学谐振器,可以像激光一样工作。这些新颖的双功能器件为多功能、便于制造的激光二极管开辟了道路。这项技术可能会给许多领域带来革命性的变化,从光子学和光电子学到化学传感和医学诊断。

“这一最新的突破,以及我们在量子点化学和设备工程方面取得的其他最新进展,表明从溶液中组装的激光二极管可能很快就会成为现实。”洛斯阿拉莫斯国家实验室量子点组组长维克多·克里莫夫说。量子点显示器和电视机已经可以作为商业产品使用。胶体量子点激光器似乎是下一个目标。”

胶体量子点激光器可以用比现代半导体激光二极管更便宜、更简单的方法制造,而现代半导体激光二极管需要复杂、基于真空、逐层沉积技术。可解决问题的激光可以在不那么具有挑战性的实验室和工厂条件下生产,并可能产生有利于许多新兴领域的设备,包括集成光子电路、光学电路、芯片上的实验室平台和可穿戴设备。

在过去的二十年里,洛斯阿拉莫斯量子点团队一直致力于基于胶体化学制备的半导体纳米晶体的激光器件的基础和应用方面的研究。这些粒子,也被称为胶体量子点,可以很容易地从它们的本地解决方案环境中创建各种光学、电子和光电子设备。此外,它们可以“调整大小”用于激光应用产生现有半导体激光二极管无法达到的颜色。

在今天(2020年1月14日)发表在《自然通讯》上的一篇论文中,洛斯阿拉莫斯实验室的研究人员成功地解决了胶体量子点技术商业化道路上的几个挑战。他们特别展示了一种可操作的LED,它也可以作为一种光学泵浦的低阈值激光。为了实现这些行为,他们将一个光学谐振器直接集成到LED架构中,而不阻碍电荷载流子流向量子点发射层。此外,通过仔细设计他们的多层器件的结构,他们可以实现良好的限制发射光在超薄量子点介质的50纳米量级。这是获得激光效应的关键,同时,允许有效的激发量子点的电流。这个成功演示的最后一个成分是独特的,根据洛斯阿拉莫斯团队多年来对这些纳米结构的化学和物理研究开发的配方,家庭自制的量子点用于激光应用。

目前,洛斯阿拉莫斯的科学家们正在应对剩下的挑战,即把目前的密度提高到足以获得所谓的人口逆转的水平。本;当量子点有源介质转变为光放大器时的状态。

参考文献:“带集成光腔的led类器件中的光泵浦胶体量子点激光”rojeongkyun Roh, Young-Shin Park, Jaehoon Lim和Victor I. Klimov, 2020年1月14日,《自然通讯》。

DOI: 10.1038 / s41467 - 019 - 14014 - 3

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