Tiến trình nghiên cứu laser chấm lượng tử keo

Tiến độ nghiên cứu củalaser chấm lượng tử dạng keo
Theo các phương pháp bơm khác nhau, laser chấm lượng tử dạng keo có thể được chia thành hai loại: laser chấm lượng tử dạng keo được bơm quang học và laser chấm lượng tử dạng keo được bơm điện. Trong nhiều lĩnh vực như phòng thí nghiệm và công nghiệp,laser bơm quang họcchẳng hạn như laser sợi quang và laser sapphire pha tạp titan, đang đóng một vai trò quan trọng. Ngoài ra, trong một số trường hợp cụ thể, chẳng hạn như trong lĩnh vựclaser vi dòng quang học, phương pháp laser dựa trên bơm quang là lựa chọn tốt nhất. Tuy nhiên, xét đến tính di động và phạm vi ứng dụng rộng, chìa khóa để ứng dụng laser chấm lượng tử keo là đạt được công suất laser khi bơm điện. Tuy nhiên, cho đến nay, laser chấm lượng tử keo bơm điện vẫn chưa được hiện thực hóa. Do đó, với việc hiện thực hóa laser chấm lượng tử keo bơm điện là hướng đi chính, trước tiên tác giả thảo luận về mắt xích chính để thu được laser chấm lượng tử keo tiêm điện, tức là hiện thực hóa laser bơm quang sóng liên tục chấm lượng tử keo, sau đó mở rộng sang laser dung dịch bơm quang chấm lượng tử keo, rất có thể là ứng dụng thương mại đầu tiên được hiện thực hóa. Cấu trúc nội dung của bài viết này được thể hiện trong Hình 1.

Thách thức hiện tại
Trong nghiên cứu về laser chấm lượng tử dạng keo, thách thức lớn nhất vẫn là làm thế nào để có được môi trường khuếch đại chấm lượng tử dạng keo với ngưỡng thấp, khuếch đại cao, tuổi thọ khuếch đại dài và độ ổn định cao. Mặc dù các cấu trúc và vật liệu mới như tấm nano, chấm lượng tử khổng lồ, chấm lượng tử gradient và chấm lượng tử perovskite đã được báo cáo, nhưng chưa có chấm lượng tử đơn lẻ nào được xác nhận trong nhiều phòng thí nghiệm là có thể thu được laser bơm quang sóng liên tục, điều này cho thấy ngưỡng khuếch đại và độ ổn định của chấm lượng tử vẫn chưa đủ. Ngoài ra, do thiếu các tiêu chuẩn thống nhất cho quá trình tổng hợp và đặc tính hiệu suất của chấm lượng tử, nên báo cáo hiệu suất khuếch đại của chấm lượng tử từ các quốc gia và phòng thí nghiệm khác nhau rất khác nhau và độ lặp lại không cao, điều này cũng cản trở sự phát triển của chấm lượng tử dạng keo với các đặc tính khuếch đại cao.

Hiện tại, laser bơm điện chấm lượng tử vẫn chưa được hiện thực hóa, điều này cho thấy vẫn còn nhiều thách thức trong nghiên cứu vật lý cơ bản và công nghệ then chốt của chấm lượng tử.thiết bị laserChấm lượng tử keo (QDS) là một vật liệu khuếch đại có thể xử lý bằng dung dịch mới, có thể được tham khảo từ cấu trúc thiết bị phun điện của điốt phát quang hữu cơ (LED). Tuy nhiên, các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng tham chiếu đơn giản là không đủ để hiện thực hóa laser chấm lượng tử keo phun điện. Xét đến sự khác biệt về cấu trúc điện tử và chế độ xử lý giữa chấm lượng tử keo và vật liệu hữu cơ, việc phát triển các phương pháp chế tạo màng dung dịch mới phù hợp với chấm lượng tử keo và vật liệu có chức năng vận chuyển electron và lỗ trống là cách duy nhất để hiện thực hóa laser điện tử do chấm lượng tử tạo ra. Hệ chấm lượng tử keo trưởng thành nhất vẫn là chấm lượng tử keo cadmium chứa kim loại nặng. Xét đến vấn đề bảo vệ môi trường và các mối nguy sinh học, việc phát triển các vật liệu laser chấm lượng tử keo bền vững mới là một thách thức lớn.

Trong tương lai, việc nghiên cứu laser chấm lượng tử bơm quang học và laser chấm lượng tử bơm điện nên song hành và đóng vai trò quan trọng như nhau trong nghiên cứu cơ bản và ứng dụng thực tế. Trong quá trình ứng dụng thực tế của laser chấm lượng tử dạng keo, nhiều vấn đề phổ biến cần được giải quyết khẩn cấp, và làm thế nào để phát huy đầy đủ các tính chất và chức năng độc đáo của chấm lượng tử dạng keo vẫn đang được khám phá.