Forschungsfortschrittekolloidale Quantenpunktlaser
Je nach Pumpmethode lassen sich kolloidale Quantenpunktlaser in zwei Kategorien einteilen: optisch gepumpte und elektrisch gepumpte kolloidale Quantenpunktlaser. In vielen Bereichen wie Labor und Industrie,optisch gepumpte LaserLasertechnologien wie Faserlaser und Titan-dotierte Saphirlaser spielen eine wichtige Rolle. Darüber hinaus kommen sie in bestimmten Anwendungsbereichen, beispielsweise im Bereich der … zum Einsatz.optischer MikroflusslaserDie Lasermethode mit optischer Anregung ist zwar die beste Wahl. Im Hinblick auf Portabilität und ein breites Anwendungsspektrum ist jedoch die Erzeugung von Laserleistung unter elektrischer Anregung der Schlüssel zur Anwendung von kolloidalen Quantenpunktlasern. Bislang konnten elektrisch gepumpte kolloidale Quantenpunktlaser jedoch noch nicht realisiert werden. Daher konzentriert sich der Autor zunächst auf die Realisierung elektrisch gepumpter kolloidaler Quantenpunktlaser, insbesondere auf die Realisierung eines kontinuierlichen, optisch gepumpten kolloidalen Quantenpunktlasers. Anschließend wird der Fokus auf optisch gepumpte Lösungslaser erweitert, der mit hoher Wahrscheinlichkeit als erster kommerziell eingesetzt werden kann. Der Aufbau dieses Artikels ist in Abbildung 1 dargestellt.
Bestehende Herausforderung
In der Forschung an kolloidalen Quantenpunktlasern besteht die größte Herausforderung weiterhin darin, ein kolloidales Quantenpunkt-Verstärkungsmedium mit niedriger Schwellenleistung, hoher Verstärkung, langer Lebensdauer und hoher Stabilität zu entwickeln. Obwohl neuartige Strukturen und Materialien wie Nanoschichten, Riesenquantenpunkte, Gradienten-Quantenpunkte und Perowskit-Quantenpunkte beschrieben wurden, konnte bisher kein einzelner Quantenpunkt in mehreren Laboren erfolgreich einen kontinuierlichen, optisch gepumpten Laser erzeugen. Dies deutet darauf hin, dass die Verstärkungsschwelle und die Stabilität von Quantenpunkten noch unzureichend sind. Darüber hinaus führen fehlende einheitliche Standards für die Synthese und Leistungscharakterisierung von Quantenpunkten zu erheblichen Unterschieden in den Verstärkungsleistungsberichten verschiedener Länder und Labore. Die Reproduzierbarkeit ist gering, was die Entwicklung kolloidaler Quantenpunkte mit hohen Verstärkungseigenschaften zusätzlich behindert.
Bislang konnte der elektrogepumpte Quantenpunktlaser noch nicht realisiert werden, was darauf hindeutet, dass es in der Grundlagenforschung und der Schlüsseltechnologieforschung im Bereich der Quantenpunkte noch Herausforderungen gibt.LasergeräteKolloidale Quantenpunkte (QDs) sind ein neuartiges, aus Lösung verarbeitbares Verstärkungsmaterial, das als Referenz für die Elektroinjektionsstruktur organischer Leuchtdioden (LEDs) dient. Jüngste Studien haben jedoch gezeigt, dass eine einfache Referenzstruktur nicht ausreicht, um einen Elektroinjektionslaser mit kolloidalen Quantenpunkten zu realisieren. Aufgrund der Unterschiede in der elektronischen Struktur und der Verarbeitungsmethode zwischen kolloidalen Quantenpunkten und organischen Materialien ist die Entwicklung neuer, für kolloidale Quantenpunkte und Materialien mit Elektronen- und Lochtransportfunktionen geeigneter Lösungsfilmpräparationsverfahren der einzige Weg, um einen durch Quantenpunkte induzierten Elektrolaser zu realisieren. Das am weitesten entwickelte System kolloidaler Quantenpunkte sind nach wie vor Cadmium-Quantenpunkte, die Schwermetalle enthalten. Angesichts des Umweltschutzes und der biologischen Gefahren stellt die Entwicklung neuer, nachhaltiger Lasermaterialien für kolloidale Quantenpunkte eine große Herausforderung dar.
Zukünftig sollten die Forschung an optisch und elektrisch gepumpten Quantenpunktlasern parallel erfolgen und in der Grundlagenforschung sowie in praktischen Anwendungen gleichermaßen eine wichtige Rolle spielen. Im Zuge der praktischen Anwendung von kolloidalen Quantenpunktlasern müssen viele gängige Probleme dringend gelöst werden, und es gilt weiterhin zu erforschen, wie die einzigartigen Eigenschaften und Funktionen kolloidaler Quantenpunkte optimal genutzt werden können.
Veröffentlichungsdatum: 20. Februar 2024