Tiến bộ nghiên cứu về laser chấm lượng tử dạng keo

Tiến bộ 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 bơm quang học và laser chấm lượng tử dạng keo bơm điện. Trong nhiều lĩnh vực như phòng thí nghiệm và công nghiệp,laser bơm quang họcCác loại laser như laser sợi quang và laser sapphire pha titan đang đóng vai trò quan trọng. Ngoài ra, trong một số trường hợp cụ thể, chẳng hạn như trong lĩnh vực...laser vi dòng quang họcPhương pháp laser dựa trên bơm quang học là lựa chọn tốt nhất. Tuy nhiên, xét đến tính di động và phạm vi ứng dụng rộng rãi, chìa khóa để ứng dụng laser chấm lượng tử dạng keo là đạt được đầu ra laser dưới sự bơm điện. Tuy nhiên, cho đến nay, laser chấm lượng tử dạng keo được bơm điện vẫn chưa được hiện thực hóa. Do đó, với mục tiêu chính là hiện thực hóa laser chấm lượng tử dạng keo được bơm điện, tác giả trước tiên thảo luận về mắt xích quan trọng để thu được laser chấm lượng tử dạng keo được bơm điện, tức là hiện thực hóa laser chấm lượng tử dạng keo sóng liên tục được bơm quang học, và sau đó mở rộng sang laser dung dịch chấm lượng tử dạng keo được bơm quang học, rất có khả năng sẽ là ứng dụng thương mại đầu tiên. Cấu trúc chính 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, độ 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 một chấm lượng tử nào được xác nhận tại nhiều phòng thí nghiệm để thu được laser bơm quang học 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 việc tổng hợp và đặc tính hiệu suất của chấm lượng tử, các báo cáo về hiệu suất khuếch đại của chấm lượng tử từ các quốc gia và phòng thí nghiệm khác nhau có sự khác biệt lớn, và độ lặp lại không cao, điều này cũng cản trở sự phát triển của các chấm lượng tử dạng keo có đặc tính khuếch đại cao.

Hiện nay, laser kích thích điện bằng chấm lượng tử vẫn chưa được hiện thực hóa, 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 laserCác chấm lượng tử dạng keo (QDS) là một vật liệu khuếch đại mới có thể xử lý bằng dung dịch, có thể được tham khảo từ cấu trúc thiết bị điện tiêm của điốt phát quang hữu cơ (LED). Tuy nhiên, các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng việc tham khảo đơn giản là chưa đủ để hiện thực hóa laser chấm lượng tử dạng keo điện tiêm. Xét đến sự khác biệt về cấu trúc điện tử và phương thức xử lý giữa các chấm lượng tử dạng keo và vật liệu hữu cơ, việc phát triển các phương pháp chế tạo màng dung dịch mới phù hợp với các chấm lượng tử dạng keo và các vật liệu có chức năng vận chuyển electron và lỗ trống là cách duy nhất để hiện thực hóa laser điện do chấm lượng tử tạo ra. Hệ thống chấm lượng tử dạng keo hoàn thiện nhất hiện nay vẫn là các chấm lượng tử dạng keo cadmium chứa kim loại nặng. Xét đến vấn đề bảo vệ môi trường và các mối nguy hại sinh học, việc phát triển các vật liệu laser chấm lượng tử dạng keo bền vững mới là một thách thức lớn.

Trong các nghiên cứu tương lai, việc nghiên cứu laser chấm lượng tử kích thích quang học và laser chấm lượng tử kích thích điện cần được thực hiện song song và đóng vai trò quan trọng như nhau trong nghiên cứu cơ bản và ứng dụng thực tiễn. Trong quá trình ứng dụng thực tiễn laser chấm lượng tử dạng keo, nhiều vấn đề chung cần được giải quyết cấp bách, và làm thế nào để phát huy tối đa các đặc tính và chức năng độc đáo của chấm lượng tử dạng keo vẫn cần được tiếp tục nghiên cứu.